為汽車賦予視覺的嘗試出現在電視技術大發展時代。這項研究最初由斯坦福大學開展，設想為月球旅行設計代步工具，斯坦福的研究者為一臺越野車裝配了攝像機和控制電纜。1979年斯坦福的研究者在最新的導航地圖標注技術支持下，讓這輛車在一間隨機擺放椅子的房子內用5個小時在無人干預的前提下實現穿越，領導這一成就的是漢斯?莫拉維克Hans Moravec教授。此車曾經被譽為史上最佳線控機器人，也為此后斯坦福與大眾公司合作埋下伏筆。 真正意義上擺脫外部提供信號和輔助（例如線控）的自動無人駕駛汽車出現在德國國防軍大學資助的自動駕駛車項目中，領軍者是被稱為無人駕駛汽車先鋒的航空航天工程師恩斯特?迪克曼斯Ernst Dickmanns，1980年造出第一款試驗車VaMoRs，配備兩只攝像頭，由8個英特爾16位CPU實現圖像信息識別加操縱處理。這是建立在數字化基礎上的自動駕駛，達到時速90公里，在實驗路面跑了20公里。
1987年第二款試驗車VaMP面世，圖像識別可以達到100米范圍內320×240像素清晰度（這個清晰度甚至不如今天的低檔手機屏幕），可以識別交通標識。VaMP在巴黎附近的模擬道路上實現了130千米時速。1988年迪克曼斯及其同事研發的奔馳-S無人駕駛汽車進行了1600千米的歐洲旅行，從德國慕尼黑到丹麥歐登塞，速度達到過180千米/小時，迪克曼斯記錄道：95%的里程是完全自動駕駛。自動駕駛系統完全擺脫人工引導（如預埋信號發射器），依靠車載視覺設備識別道路和操縱樣車前進。
2004年，美國國防部高級研究局DARPA主辦了第一屆無人駕駛汽車挑戰賽，設置完全原生態的加州莫哈維Mojave沙漠野外賽道240千米。此次挑戰賽有15輛車參加，途中遭遇沙塵暴，僅有卡耐基梅隆大學的Red Team賽車跑得最遠（11千米），在一處坡道轉彎時被迫停止。
第二年DARPA將挑戰賽獎金加碼到200萬美元，報名參加的隊伍擴大到23支，依然在莫哈維Mojave沙漠，賽道長212千米，100圈環形賽道，設置有相當難度的陡坡和三條隧道，最終斯坦福大學用一臺德國大眾途銳Volkswagen Tourareg+機器人花費6小時54分取得第一名，平均時速小于30千米/小時。
無人駕駛汽車的研發和進步讓英特爾公司聯合創始人、發表著名的摩爾定律的戈登?摩爾Gordon Moore感到振奮。摩爾坦言自己從未設想高速公路上出現無人駕駛汽車，一大批技術積累推動了這個進程，這個進步巨大，眨眼的工夫它們上高速了。
2015年2月在德國萊比錫舉辦的國際交通論壇ITF上，自動駕駛成為熱門議題之一，不少與會者認為，未來城市交通將由自動駕駛的電動汽車唱主角。會上引用的一份波士頓咨詢集團BCG的研究報告認為，德國公路上2017年將開始有無人駕駛汽車，2020年德國城市道路上會有它的身影，2025年進入德國所有道路。
BCG指出，全自動駕駛的落實可能會分階段，預測最近兩年內出現自動停車和交通擁堵自動處理系統，2018年出現自動變更車道和在高速公路上自動駕駛的車型。DCG的分析師甚至認為，大型都市20年后私人將不再擁有汽車。
盡管參與無人駕駛汽車研發和路測的公司不少，迄今公認走在最前沿的卻是一家硅谷互聯網高科技公司——以搜索引擎起家的谷歌Google公司。
巨人肩上的開路先鋒
2010年之后，谷歌在小批量制造乃至路測方面遠遠走在行業最前面。
谷歌站在第一輛無人駕駛試驗車VaMoRs，以及孵化了硅谷的斯坦福大學的開拓者和之后眾多研發者的成功與經驗的巨人肩上，谷歌的貢獻在于讓自動駕駛汽車從概念模型和測試個案的形態，轉向工業化制造和大規模實際道路測試。
谷歌把自動駕駛汽車研發項目放在一個外界看起來比較神秘的機構Google X實驗室管理。Google X開展的項目都帶有強烈的未來派色彩，如太空電梯及谷歌眼鏡（一種穿戴3D視頻設備）。
領導Google X部門的科學家名叫阿斯特羅?泰勒爾Astro Teller。泰勒舉例，每年全球有120萬人因車禍喪生，言外之意谷歌的自動駕駛汽車追求的是汽車出行的安全可靠。此后在關于谷歌汽車的報道中，安全行駛一直是主要開場白之一。
但谷歌是否會從一間硅谷高科技公司變身或者孵化出一個汽車行業完整的供應鏈新分支，卻并不能得出答案，畢竟谷歌并不長于制造業。2015年9月，谷歌將原現代汽車美國分支負責人約翰?克拉福斯科John Krafcik請來加盟，擔任自動駕駛汽車部門CEO。外界認為谷歌聘請這位汽車業老將的行為彰顯了其大展拳腳的決心。但谷歌中東歐分支CEO菲利普?賈斯圖斯Philipp Justus對外界明確表示，谷歌不打算成為（汽車）制造商，谷歌要走與汽車企業合作研發的路子。
2012年谷歌派出一支由項目管理專家和工程師組成的合作談判團隊，前往美國底特律幾大汽車巨頭企業，洽談關于合作開發自動駕駛汽車事宜。據媒體報道，谷歌與汽車制造商們幾乎在所有方面都存在分歧。參加談判的人士認為，盡管雙方都對這項技術興趣強烈，但雙方似乎在說不同的語言。
此時，谷歌的原型車已經在沒有車商參與的情況下自行研發上路測試，但是車商們有點摸不著頭腦，谷歌究竟想達到什么樣的目的？谷歌是想取而代之還是聯手并進？有人揣測谷歌做的事情有可能在汽車業引發巨大震動。也有分析認為，谷歌沒有能力完全取代傳統汽車業，合作研發才是明智之舉。
車商巨頭們也一直在研發自己的無人駕駛汽車，例如美國通用、德國梅賽德斯、瑞典沃爾沃（現被中國車商并購）都一直在進行。但傳統車商走的是漸進路線，從局部替代做起，谷歌則偏向一步到位。參與合作談判的車商代表抱怨，硅谷來的谷歌態度比較傲慢，有點高科技產業的優越感文化，似乎表現出一種我（谷歌）知道怎么做，你們（車商）照做就是的態度。
一位資深機器人專家則認為，車商們擔心谷歌在此行當中具有控制權，因為谷歌自動駕駛系統高度依賴谷歌地圖。谷歌地圖經過多年錘煉已經相當精確，但不免也有疏漏，用谷歌的自動駕駛系統只能駛往谷歌地圖關照得到的地方。地圖信息在谷歌的服務器上，今后車商的客戶都得依賴谷歌地圖的維護和更新（更新很重要）。一位自動駕駛研發學者則認為，車商們舍不得離開谷歌這個合作者，但又不愿意自動駕駛汽車的規則由谷歌來制定。
然而谷歌的自動駕駛研發卻一直在推進。2012年5月，美國內華達州汽車管理局DMV為谷歌自動駕駛汽車批準了美國首張自動駕駛車輛許可證，此前內華達州議會通過了允許自動駕駛車輛上路的法條，DMV在內華達州的拉斯維加斯Las Vegas Strip和卡森市Carson City的高速公路實測過谷歌汽車。該輛汽車的車體由豐田公司普銳斯Toyota Prius混合動力轎車制造。谷歌為普銳斯加裝了攝像頭、雷達、激光測距儀、車載數據傳感器和道路數據庫等。
參加長時間、長距離路測的還有一輛雷克薩斯Lexus RX 450h，由Google X實驗室的研發工程師雷萬多斯基Levandowski擔任乘客兼測試員，雷萬多斯基每周開著自動駕駛雷克薩斯從伯克利Berkeley的家中到位于Mountain View的辦公室上班，路程是70千米，途經硅谷、舊金山城區等。路途上雷萬多斯基會記錄下測試數據，偶爾汽車會發出要求手動控制的指令（如果前方有施工路段）。這樣的檢測進行了18個月，總里程超過80萬千米，實現了完全安全無人操作行駛。這個測試距離達到自動駕駛汽車路面實測的新長度，也是谷歌領先于其他研發者的重要砝碼。
與此同時，谷歌也在研發自己的車體，谷歌的想法是新車體完全采用電力驅動（符合環保理念），完全擺脫傳統車體目前存在的油門、方向盤、操縱桿等人工干預裝置，但設置一個紅色緊急按鈕，可以在突發情況下實現停車，加上啟動按鈕。這項計劃從2013年開始，生產100輛樣車，有人給這些樣車起了昵稱考拉車，因為其外形與澳洲的小動物考拉類似。考拉車屬于超小型輕量級乘用車，僅設兩個座位，有點類似著名的大眾甲殼蟲。
考拉車最大程度地體現谷歌作為互聯網科技公司的技術優勢。考拉車設計了智能控制系統，可以用智能手機遠程調車，設定目的地然后考拉車自動前往，谷歌設想這種考拉車最大的用途可能是自動出租車（加上移動支付）。但考拉車的設想在谷歌總部所在的加州有一個障礙：加州法律不允許零控制的汽車上路（方向盤、剎車不可缺）。
2014年10月，加州車輛管理局CDMV同時頒發了29張自動駕駛汽車公共道路測試許可證，分別給了谷歌、戴姆勒、大眾三家公司，谷歌改裝的豐田雷克薩斯SUV車型獲得25張，梅賽德斯奔馳和奧迪車型各獲兩張，獲得許可的條件之一是人可以隨時干預汽車駕駛。
多年測試讓谷歌積累了無可匹敵的自動駕駛汽車研發成果和經驗（準確說更多的是智能控制技術方面的數據），但一個煩惱也浮現出來，無人駕駛系統過于呆板和機械，在處理路況方面缺乏彈性。如果路面上都是自動駕駛汽車在跑沒有問題，但如果有人駕駛和無人駕駛混跑就很難達到理想狀態，例如谷歌汽車為避讓一個通過路口的行人采取提前減速，隨車安全員拉動手剎，但被后車追尾導致安全員受傷。
總體看谷歌自2009年以來的測試過程安全記錄不差，發生了16次碰撞事故，全部是人為錯誤造成。
百車爭入快車道
城市國家新加坡正嘗試用無人駕駛汽車作為新一代城市交通工具。無論是道路資源還是駕駛員人力資源都緊缺的新加坡希望尋求一種替代方案，解決目前存在的公交不足問題，新加坡的公交駕駛員很大部分靠聘請外勞解決。
2015年10月新加坡公布其未來交通規劃，重點在發展無人駕駛公交和貨運卡車，兩家機構從事研發項目，一家是新加坡-麻省理工科技聯盟SMART與新加坡國立大學聯手，另外一家是新加坡科技局。
在國家層面進行研發資助和規劃的例子還有英國。
2013年2月，由牛津博格布洛克科技園區Begbroke Science Park的牛津大學-日產汽車Nissan聯合研發團隊推出了一款無人駕駛汽車機器人號Robotcar。該車的自動化程度較之谷歌車型低一些，需要一臺平板電腦輔助，依賴傳感器和計算機可以在街道上實現自動駕駛模式。
2013年2月，英國政府出資7500萬英鎊資助低碳及新型交通技術，其中一部分就是自動駕駛汽車。英國政府撥款150萬英鎊，首先在倫敦北部小城彌爾頓?科恩斯Milton Keynes試驗一輛叫豆莢The pods的無人駕駛電動汽車，時速19千米，可搭載2人，把乘客送到目的地。英國商務與發明和技術部希望，2015年前可以部署20輛有司機管理的此類汽車，2017年以前部署100輛。豆莢可以通過電話預訂，乘客無需關注其控制情況。豆莢由牛津大學、劍橋大學與一家咨詢公司Arup聯合研發。
2014年7月，英國工業大臣文斯?卡波爾Vince Cable宣布2015年1月開始允許英國公路上行駛無人駕駛汽車。卡波爾將這一問題提升到英國科技轉型和就業機會的高度。但是分析認為，英國的實驗項目在技術水平和試驗強度方面還遠遜美國特別是谷歌的類似項目。
2015年7月，英國交通部發表一份報告，認為需要修改英國交通管理規則和車輛維修檢測項目，適應無人駕駛汽車上路的新局面。據此對英國交通規則的全面修訂將在2017年前完成，其中包括發生交通事故時的責任認定問題。此份報告承認，在英國實現真正的、完全意義上的無人駕駛尚需時日，在相當長的時間內測試必須在隨時可人工干預的前提下進行。
2013年，日產汽車Nissan宣布，將研發多種款型的全自動駕駛民用車供應市場，盡可能做到價廉物美。按日產的說法，他們已經與走在無人駕駛領域前列的斯坦福、卡內基梅隆、麻省理工以及東京大學等院校有深度合作，而日產的測試將放在日本本土進行。
在自動駕駛研發方面，日本車企另外一個巨頭豐田TOYOTA一直以來被認為較為消極，雖然其奢侈品牌雷克薩斯SUV被硅谷公司用作試驗平臺，但公司本身參與度不大。2015年11月，豐田宣布將在未來幾年投入10億美元研發人工智能駕駛，在硅谷成立專門的研發機構。
2015年3月，韓國現代汽車Hyundai宣布，2020年在現代產品線的若干款型實現全自動駕駛，進行商業化推廣，現代公司在自動駕駛領域的步伐跟豐田差不多，比較保守，也在力求趕上。目前現代的奢侈版車型Genesis已經配備了一種智能停車裝置，可以設置躲避行人模式。
美國車企福特公司也有動作，2015年11月法蘭克福車展上，福特展示了一款Active Speed Limiter（主動限速器）的裝置，用攝像頭和路標掃描儀控制，可以安裝在福特的歐洲車型上，歐洲的公路標志比美國規范所致，限速器可以根據設置和路況主動調整車速，可以作為全自動駕駛的過渡。福特的這款主動限速器已經在市場售賣，標價600美元。
2015年9月，梅賽德斯-奔馳Mercedes-Benz老總迪爾特?澤斯克Dieter Zetsche談了奔馳的設想，奔馳認為，可以用自動駕駛技術介入優步Uber興起的叫車市場的高端領域。奔馳認為，有相當一部分消費者無心或者無力購置豪華車型，但有使用的意愿，奔馳可以成立一支基于自動駕駛汽車技術的車隊，用移動預約的方式提供服務。澤斯克認為這將成為奔馳的研發主打方向，目前奔馳有一個豪車租車平臺car2go，用智能手機召喚。
相關的競爭也出現在信息高科技企業之間，谷歌在自動駕駛汽車領域的成就令全球智能手機領軍者蘋果動心了。2015年初，媒體開始關注蘋果公司的一個新動向：研發蘋果自動駕駛汽車。媒體引述消息稱，蘋果更傾向于自力更生研發整車，因為蘋果的地圖技術和計算技術、傳感技術同樣強大。有人認為蘋果的底氣還在于其雄厚的財力，蘋果7500億美元的市值，比幾大車企如大眾汽車、通用汽車、雷諾公司、戴姆勒-奔馳、標致汽車、菲亞特克萊斯勒、福特汽車的總和還多。2015年10月，蘋果的無人駕駛汽車項目初露端倪，一個代號為泰坦的項目準備在2019年推出商業電動車型。目前，蘋果已經在加州的灣區打造一個工業園。
戴姆勒-奔馳的老總也坦言，車企在人工智能、圖像識別、地圖應用和全球定位研發方面與谷歌、蘋果等高科技信息公司有很大差異，不排除與谷歌、蘋果等進行多層次合作。
與自動駕駛汽車相關的產業鏈交易也開始活躍起來。2015年8月，老牌移動通信設備提供商諾基亞Nokia以25億歐元的要價，向德國三大汽車制造商出售諾基亞Nokia的地圖業務Here，寶馬、戴姆勒、奧迪分別持有相同數量的股份，電子地圖是自動駕駛汽車的核心技術之一。