1903年， 英国人W.V. 伯顿(W.V. Bolton)首次使用自耗电极在真空充氩气氛下进行了钽的熔炼。第二次世界大战后，由于钛生产的需要，真空电弧炉首先在美国得到工业应用。1949～1953年美国人杰伯特 (Gillbert)成功地进行了海绵Zr、Ti的真空电弧熔炼。50年代中期， 由于导弹、重型武器装备生产的需要， 真空电弧炉开始用于高级合金钢和高温合金的重熔。1957年用于特殊钢熔炼的真空电弧炉在美国的Allegheny Ludlum Steel公司和UniversalCyclope公司投入工业运行。同年，联邦德国、日本等国也相继成功地研制出特殊钢熔炼用真空电弧炉， 并投入工业运行。
80年代初，美国特种金属公司(SpecialMetals Corp) 研制出采用两根水平布置的自耗电极取代传统真空自耗炉中单根垂直悬挂的自耗电极，靠两根电极极间的电弧来熔化金属的真空电弧双电极重熔炉。此炉的主要优点是：①可生产超细晶粒的高温合金钢锭；②电耗低。1989年能够生产⏀300 mm、重2 t锭子的真空电弧双电极重熔炉在美国投入工业运行。20世纪末，世界上容量最大的真空电弧炉是美国Midvale-Heppenstall公司于1961年设置、1962年实施技术改造的特殊钢熔炼用52 t真空电弧炉，可以用于⏀1520 mm钢锭的重熔。
中国于20世纪60年代开始研究、制造真空电弧炉。60年代中期，西安电炉研究所与长春电炉厂合作为长城钢厂设计、制造了3000 kg真空自耗炉。中国生产并投入使用的真空电弧炉主要有250、1000、3000 kg等几种规格。另外，中国还拥有可熔铸重15 t钛锭的真空自耗炉和铸件重达1 t的凝壳式真空电弧熔铸炉等。
20世纪90年代以来，由于钢包精炼炉和电渣重熔炉等的迅猛发展与竞争，真空电弧炉在炼钢方面的应用已日趋减少。