Исторические данные свидетельствуют, что беговые эстафеты проводились ещё среди племён ацтеков и майя, а в Древней Греции устраивались факельные эстафеты. Передача огня в форме беговой эстафеты и зажжение факела стало традицией при церемонии открытия Олимпийских игр современности.
Так, к примеру, олимпийский факел, предназначенный для открытия XXIX Олимпийских игр в г. Пекине (Китай, 2008 г.), 24 марта 2008 г. был зажжён в греческой Олимпии, и эстафета его передачи прошла 97000 км, через 5 континентов, 21 страну мира и все провинции Китая. Участниками эстафеты стали 2380 человек.
Как легкоатлетическое соревнование эстафетный бег широко распространился в конце XIX века. Вначале появились эстафеты: 100 м + 200 м + 400 м; 100 м + 200 м + 400 м + 800 м; 200 м + 200 м + 400 м + 800 м и др. Эти эстафеты, как правило, состояли из различных отрезков дистанции. Со временем наиболее популярными стали эстафеты с равными отрезками дистанции: 4 × 100 м, 4 × 200 м, 4 × 400 м, 4 × 800 м, 4 × 1500 м, 10 × 1000 м и др.
Изменялись и правила соревнования. Так, первоначально в эстафетном беге не было «зоны передачи», и эстафетная палочка передавалась стоящему на месте участнику следующего этапа. Передавать эстафету с ходу начали в конце 90-х годов XIX столетия, когда была введена 20-метровая «зона передачи». С 1963 года перед «зоной передачи» вводится ещё 10 – метровая «зона разгона», что позволило спортсменам достигать при приёме палочки большей скорости. С этого времени начинается поиск наиболее рациональных способов передачи и приёма эстафетной палочки.
В программе олимпийских состязаний эстафетный бег дебютировал в 1908 г. на IV Олимпийских играх в г. Лондоне и состоял из следующих этапов – 200 м + 200 м + 400 м + 800 м.
В современном виде эстафетный бег 4 × 100 и 4 × 400 м впервые был проведен в 1912 г. на V Олимпиаде в г. Стокгольме, где на этих дистанциях соревновались только мужчины. Первыми победителями стали, соответственно, команды Великобритании (42,4 с) и США (3.16,7 с – рекорд мира). В дальнейшем уровень достижений в эстафетном беге стал непрерывно расти. Впервые эстафету 4 × 100 м быстрее 40 с пробежала команда США (1936 г). Представители этой страны первыми преодолели 3х минутный барьер в эстафете 4 × 400 м (1966 г.). К этому следует добавить тот факт, что рекордсменами мира в эстафете 4 × 400 м являются только команда США (см. раздел «Приложение»), что можно считать своеобразным рекордом для всех дисциплин лёгкой атлетики.