De plaats en tijd van een “uitvinding” van het wiel blijft onduidelijk, omdat de oudste aanwijzingen het bestaan van echt wieltransport niet garanderen, of met te veel spreiding gedateerd zijn. De Mesopotamische beschaving wordt gecrediteerd voor de uitvinding van het wiel. De uitvinding van het massief houten schijfwiel valt in het late neolithicum en kan worden gezien in combinatie met andere technologische ontwikkelingen die aanleiding gaven tot de vroege bronstijd. Dit impliceert het verstrijken van verscheidene millennia zonder wiel, zelfs na de uitvinding van landbouw en aardewerk, tijdens het keramische neolithicum.

• 4500-3300 v.Chr. (Kopertijd): uitvinding van de pottenbakkers wiel; vroegste massief houten wielen (schijven met een gat voor de as); vroegste voertuigen op wielen; domesticatie van het paard
• 3300-2200 v.Chr. (vroege bronstijd)
• 2200-1550 BC (Midden Bronstijd): uitvinding van het spaakwiel en de strijdwagen

De Halaf-cultuur van 6500-5100 v.Chr. wordt soms gecrediteerd als de vroegste afbeelding van een voertuig op wielen, maar dit is twijfelachtig aangezien er geen bewijs is dat Halafianen wielvoertuigen of zelfs aardewerken wielen gebruikten. Voorlopers van wielen, bekend als ‘tournettes’ of ‘langzame wielen’, waren in het Midden-Oosten bekend op de 5e millennium v.Chr. Een van de vroegste voorbeelden es werd ontdekt in Tepe Pardis, Iran, en gedateerd op 5200-4700 voor Christus. Deze waren gemaakt van steen of klei en aan de grond vastgemaakt met een pin in het midden, maar het kostte veel moeite om te draaien. Echte pottenbakkerswielen, die vrij ronddraaien en een wiel- en asmechanisme hebben, werden ontwikkeld in Mesopotamië (Irak) van 4200–4000 voor Christus. Het oudste nog bestaande exemplaar, dat werd gevonden in Ur (het huidige Irak), dateert uit ongeveer 3100 v.Chr. Wheel is ook gevonden in de Indusvallei-beschaving, een 4e millennium v.Chr. beschaving die gebieden van het huidige India en Pakistan beslaat.

Het oudste indirecte bewijs van wielbeweging werd gevonden in de vorm van miniatuur kleienwielen ten noorden van de Zwarte Zee vóór 4000 v.Chr. Vanaf het midden van het 4e millennium v.Chr. is het bewijs in heel Europa gecondenseerd in de vorm van speelgoedauto’s, afbeeldingen of sporen. In Mesopotamië zijn afbeeldingen van wagens op wielen gevonden op kleitabletten pictogrammen in het Eanna-district van Uruk, in de Sumerische beschaving, dateren van circa 3500-3350 v.Chr. In de tweede helft van het 4e millennium v.Chr. verschenen er bijna gelijktijdig bewijs van wielvoertuigen in de noordelijke (Maykop-cultuur) en de zuidelijke Kaukasus en Easte rn Europa (Cucuteni-Trypilliaanse cultuur). Afbeeldingen van een voertuig op wielen verschenen tussen 3631 en 3380 voor Christus in de Bronocice-kleipot die was opgegraven in een trechterbekercultuur nederzetting in het zuiden van Polen. In het nabijgelegen Olszanica werd een 2,2 m brede deur geconstrueerd voor het betreden van wagons; deze schuur was 40 m lang met 3 deuren, gedateerd op 5000 v.Chr. – 7000 jaar oud, en behoorde tot de neolithische lineaire aardewerkcultuur. Overgebleven bewijs van een wielascombinatie, afkomstig van Stare Gmajne bij Ljubljana in Slovenië (Ljubljana Marshes Wooden Wheel), wordt binnen twee standaarddeviaties gedateerd op 3340-3030 v.Chr., De as op 3360-3045 v.Chr. Er zijn twee soorten vroege neolithische Europese wiel en as bekend; een circumalpiene wagonconstructie (het wiel en de as draaien samen, zoals in het moeraswiel van Ljubljana) en die van de Badense cultuur in Hongarije (as draait niet). Ze zijn allebei gedateerd op c. 3200-3000 voor Christus. Sommige historici zijn van mening dat het voertuig op wielen rond het midden van het 4e millennium v.Chr. Vanuit het Nabije Oosten naar Europa is verspreid.

Vroege wielen waren eenvoudige houten schijven met een gat voor de as. Enkele van de vroegste wielen waren gemaakt van horizontale plakjes boomstammen. Vanwege de ongelijke structuur van hout, zal een wiel gemaakt van een horizontale plak van een boomstam inferieur zijn aan een wiel gemaakt van ronde stukken longitudinale planken.

Het wiel met spaken is recenter uitgevonden en is toegestaan de constructie van lichtere en snellere voertuigen. De vroegst bekende voorbeelden van houten spaakwielen zijn in de context van de Sintashta-cultuur, daterend uit c. 2000 voor Christus (Krivoye-meer). Kort daarna gebruikten paardenculturen in de regio van de Kaukasus het grootste deel van drie eeuwen door paarden getrokken strijdwagens met spaakwielen. Ze trokken diep het Griekse schiereiland binnen waar ze zich bij de bestaande mediterrane volkeren voegden om uiteindelijk het klassieke Griekenland te laten ontstaan na het breken van de Minoïsche dominantie en consolidaties onder leiding van het pre-klassieke Sparta en Athene. Keltische strijdwagens introduceerden een ijzeren rand rond het wiel in het eerste millennium voor Christus.

In China zijn bij Pingliangtai, een site van de Longshan-cultuur, wielsporen gevonden die dateren van ongeveer 2200 voor Christus. Vergelijkbare sporen werden ook gevonden in Yanshi, een stad van de Erlitou-cultuur, die dateert uit ongeveer 1700 voor Christus. Het vroegste bewijs van spaakwielen in China komt uit Qinghai, in de vorm van twee wielnaven van een locatie die dateert tussen 2000 en 1500 voor Christus.

In Groot-Brittannië werd een groot houten wiel van ongeveer 1 m (3.3 ft) in diameter, werd in 2016 ontdekt op de Must Farm-site in East Anglia. Het exemplaar, daterend van 1100 tot 800 voor Christus, vertegenwoordigt het meest complete en vroegste in zijn soort dat in Groot-Brittannië is gevonden. De naaf van het wiel is ook aanwezig. De ruggengraat van een paard in de buurt suggereert dat het wiel deel uitmaakte van een door paarden getrokken kar. Het wiel werd gevonden in een nederzetting die op palen boven moerasland was gebouwd, wat aangeeft dat de nederzetting een of andere verbinding had met het droge.

Hoewel er in Amerika geen grootschalig gebruik van wielen plaatsvond voorafgaand aan Europees contact, kleine artefacten op wielen, geïdentificeerd als kinderspeelgoed, zijn gevonden in Mexicaanse archeologische vindplaatsen, waarvan sommige dateren uit ongeveer 1500 voor Christus. Men denkt dat het belangrijkste obstakel voor grootschalige ontwikkeling van het wiel in Amerika de afwezigheid was van gedomesticeerde grote dieren die konden worden gebruikt om rijtuigen op wielen te trekken. De naaste verwant van vee dat in de pre-Columbiaanse tijd in Amerika aanwezig was, de Amerikaanse bizon, is moeilijk te temmen en werd nooit gedomesticeerd door indianen; verschillende paardensoorten bestonden tot ongeveer 12.000 jaar geleden, maar stierven uiteindelijk uit. Het enige grote dier dat op het westelijk halfrond werd gedomesticeerd, de lama, een lastdier, maar fysiek niet geschikt om te gebruiken als trekdier om voertuigen op wielen te trekken, en het gebruik van de lama verspreidde zich niet ver buiten de Andes tegen de tijd van de komst van Europeanen.

Nubiërs van na ongeveer 400 voor Christus gebruikten wielen voor het spinnen van aardewerk en als waterwielen. Er wordt gedacht dat Nubische waterwielen mogelijk door ossen zijn aangedreven. Het is ook bekend dat Nubiërs door paarden getrokken wagens gebruikten die uit Egypte waren geïmporteerd.

Het wiel werd in Sub-Sahara Afrika tot ver in de 19e eeuw nauwelijks gebruikt, met uitzondering van Ethiopië, maar dit veranderde met de komst van de Europeanen.

Het spaakwiel werd zonder grote aanpassingen voortgezet tot in de jaren 1870, toen draadspaakwielen en luchtbanden werden uitgevonden. Luchtbanden kunnen de rolweerstand aanzienlijk verminderen en het comfort verbeteren. Draadspaken staan onder spanning, niet onder druk, waardoor het wiel zowel stijf als licht kan zijn. Vroege radiaal gespaakte spaakwielen leidden tot tangentieel gespaakte spaakwielen, die op grote schaal werden gebruikt op auto’s tot het einde van de 20e eeuw. Gegoten lichtmetalen velgen worden nu vaker gebruikt; gesmede lichtmetalen velgen worden gebruikt wanneer het gewicht kritiek is.

De uitvinding van het wiel is ook belangrijk geweest voor de technologie in het algemeen, belangrijke toepassingen zoals het waterrad, het tandrad (zie ook antikythera-mechanisme), het spinnewiel , en het astrolabium of torquetum. Modernere afstammelingen van het wiel zijn de propeller, de straalmotor, het vliegwiel (gyroscoop) en de turbine.

• Ljubljana Marshes Wheel, van rond 3150 voor Christus (gerestaureerd model van het oudste exact radiokoolstof gedateerde houten wielonderdeel ter wereld).

• Twintigste-eeuws massief wiel gemaakt van houten planken, gebonden met een metalen velg

• Spaakwielen op de oude Etruskische Monteleone strijdwagen, 2e kwart 6e eeuw voor Christus

• Spaakwiel met bronzen plaat uit Árokalja, van rond 1000 v.Chr.

• Radiaal- (links) en tangentieel (rechts) draadspaakwielen, beide met luchtbanden.

• Gegoten lichtmetalen wiel op een vouwfiets , met een luchtband.