美国污染物排放许可制度起源于1899年《废物法》（Refuse Act）设立的废物法许可证项目（Refuse Act Permit Program，RAPP）。其发展历程大致可分为3个阶段：

第一个阶段（联邦许可证实施前阶段，1972年之前），此阶段关于许可证的规定主要体现在地方性法案中。例如：加州空气质量许可起源于1940年代的洛杉矶烟雾事件，1940年通过《加州空气污染控制法案》，在每个县成立地方性的“空气管理区”，允许管理区设立许可计划。要求对工业源实施排放控制，并强制执行，并可以撤销任何不合规源的许可证。事实上，当时联邦层面也试图推动许可制度，但未成功。1970年，经总统令授权，美国环保局与美国陆军工程团联合实施许可证项目。遗憾的是，1971年，RAPP因被俄亥俄州联邦法庭的决议否决而废止。

第二个阶段（联邦许可证法制化形成和实施初步阶段，1972-1977年），1972年《清洁水法》设立了国家污染物排放消除制度（National Pollutant Discharge Elimination Systems，NPDES）许可证项目，标志着联邦开始采用排污许可证管理环境污染问题。之后，1974年《安全饮用水法》下设立地下灌注控制许可证，对地下灌注活动进行管理；1976年《资源保护与恢复法》下设立危险废物许可证，对危险废物的处理、贮存和处置进行管理；1977年《清洁空气法》下设立新源审查许可证（也称为“建设前许可证”）项目。

第三个阶段（联邦许可证发展和完善阶段，1977年后），排污许可证所管理污染源的范围不断扩大，管理更加精细化。

对污水许可证而言，涵盖范围逐渐增加，由常规污染物到有毒污染物。NPDES许可证初期，大部分的行业还没有全国统一的排放限值指南，许可证的排放限值由许可证编写者根据最佳专业判断确定限值。随着控制技术的进步和各界的推动，1977年，国会对《清洁水法》进行了修订，改进了NPDES项目，将关注点从常规污染物转向控制有毒的污染物。1987年，《清洁水法》修订中加入了对工业和市政雨水排放的许可证要求。1990年，各州开始实施NPDES雨水许可证项目。2008年，美国环保局开始实施NPDES船舶一般许可证项目，对商业船只的压载水、船底污水、灰水和防污油漆等的排放进行管理。2011年，农药一般许可证项目开始实施，具体由美国环保局或获得授权的各州负责，对农药使用引起的排放进行控制，包括杀灭蚊虫、藻类、动物害虫控制等。

对空气污染许可证而言，最初只针对新改扩建项目，1990年《清洁空气法》设立运营许可证项目，对大型固定源（包括新源和现源）进行管理，许可证的管理范围不断扩大。实施运营许可证的目的是合并和简化联邦、州、部落和地方当局所有关于空气污染控制的要求，制定一个单一的、全面的“运营许可证”，覆盖一个排放源一年内所有的空气污染排放活动，以帮助排放源所有者和运营者理解和遵守管制规定，促进空气质量改善。目前，美国未要求非大型固定源申请运营许可证。