根據前鐵人冠軍，三項全能運動史學家和作者，史考特·廷利（Scott Tinley）的考證，關於鐵人三項運動的起源，法國在20年代至30年代間所舉行一場比賽稱為「Les trois sports」、「La Course des Débrouillards」和「La course des Touche à Tout」的比賽。現在，這場比賽每年在法國接近Joinville le Pont的Meulan和Poissy舉行。在1920年法國報紙「L´Auto」報導一場被稱為「Les trois sports」的比賽，比賽包括有3公里跑步、12公里單車和橫越曼恩海峽（Channel Marne）。三個項目一氣呵成沒有任何休息。在1927年法國報紙報導在馬賽的一場比賽。有一篇"Les trois sports"（3項運動）的文章，報導於1934年在Rochelle的一場比賽，由三個項目所組成：

• 穿過一條海峽（約200公尺）
• 在Rochelle和parc Laleu的海港周邊的單車競爭（10公里）
• 在Andr-Barbeau體育場的長跑（1200公尺）。

從30年代起，很少人聽說三項全能運動，直到1974年位於南加利福尼亞聖地牙哥的Mission Bay，在那裡開始有一群由朋友組成的團體一同訓練。這次事件被完整地記錄下來。這些人大部分是跑者、游泳選手和自行車選手，在長期的訓練季之前投入非正式的比賽。由傑克·約翰斯通（Jack Johnstone）和Don Shanahan指導及規劃，首次的Mission Bay三項全能運動在1974年9月25日舉行且有46名運動員參加。當現代三項全能運動開始時，這個日期被慶祝。

1978年，第一個現代長途三項全能運動在夏威夷举行，称为鐵人三項全能運動（Hawaiian Iron Man Triathlon），項目有2.4英里（3.86公里）游泳、112英里（180.2 公里）自行車及26.2英里（42.2公里）馬拉松，這個主意在1977年的歐胡拉力賽（Oahu Perimeter Relay）（五人小組比賽）頒獎典禮期間出現。參加者多是中太平洋跑者與懷基基游泳俱樂部（Waikiki Swim Club）的跑者與泳者，這些成員早已就那些運動員更為適合有過長期的討論。在這一次，美國海軍指揮官約翰．科林斯（John Collins）指出在運動雜誌裡的一篇新近文章說明，埃迪．麥克斯（Eddy Merckx），偉大的比利時自行車手，破了其他運動員所測量的"肺活量"記錄，或許自行車手比其他人更適合加入這項運動。科林斯指揮官和他的妻子，朱蒂，已經參加在1974和1975年在加利福尼亞的Mission Bay由聖地牙哥跑道俱樂部舉行的三項全能運動，及於1975年在科羅納多的和樂觀者運動宗教節日三項全能運動會。出席的許多其它軍方運動員也熟悉這個在聖地牙哥進行的比賽，因此他們理解科林斯指揮官的建議，結合已經在島上存在的三場長途比賽：懷基基游泳賽（Waikiki Roughwater Swim）（2.4英里／3.862 公里）、歐胡自行車環島賽（the Around-Oahu Bike Race）（115英里；最初是一個兩天的運動項目）和檀香山馬拉松（Honolulu Marathon）（26.219英里／42.195 公里）。在此值得注意的是，當初沒人注意到自行車賽得比兩天，而不是一天；科林斯指揮官經過計算後，減去三英里的自行車賽程並以逆時針式環島，這樣車手能在懷基基游泳賽的終點出發並且在阿洛哈塔，即檀香山馬拉松的起點結束。在比賽之前，每名運動員收到3張紙（列舉一些規章和課程描述）。在最後一頁上手寫的是這次勸告：游2.4英里！騎車112英里！跑26.2英里！在你有生之年自誇！科林斯對一個臭名昭彰的本地跑者點頭，並說："無論誰首先完成，我們將叫他為鐵人。"十五人在1978年2月18日的清晨出發，十二人完成比賽，世界第一個IRONMAN，戈登．哈勒（Gordon Haller），在11個小時，46分鐘和58秒內完成。

今天，許多不同距離的三項全能運動運動項目在全世界舉行。標準1.5/40/10的「奧林匹克距離」，是由長時間三項全能運動比賽的指導者Jim Curl於80年代中期所創造的，之後在1982年和1997年之間，他和合伙人，凱爾．托馬斯（Carl Thomas）成功地摧生美國三項全能運動系列。USTS在將三項全能運動推廣給大眾方面，比任何其他組織更為努力。夏威夷鐵人三項全能運動現下作為Ironman世界對抗賽，但舉辦比賽的世界三項全能運動協會（The World Triathlon Corporation），也讓在世界其他地方舉行的三項全能運動被稱為鐵人。其他由非世界三項全能運動協會的組織所舉辦的賽事不能以官方名稱“鐵人”稱之。這樣的三項全能運動可能被描述成"鐵距離"或者“半鐵”，但是"Ironman"的品牌是世界三項全能運動協會的資產。

國際鐵人三項聯盟（The International Triathlon Union ,ITU）創建於1989年，為國際賽事的管理機構，一直努力於將鐵人三項加入奧運比賽項目。國際鐵人三項聯盟從未正式地批准使用鐵人三項全能運動這個名稱。 一些人認為夏威夷鐵人賽應被國際鐵人三項聯盟正式的認證為世界對抗賽。不過國際鐵人三項聯盟對長距離三項全能運動表達了少許的興趣，而將焦點放在將較短程的賽事加入奧運會。

三项全能在2000年的悉尼奧運首次成為奧運比賽正式項目（1500m游泳、40公里單車、10公里跑步）。

從它被建立起，現在的三項全能運動已經顯著成長，每年在全世界有成千上萬名競賽者競逐於數千場比賽中。 這項運動的歷史記戴在史考特·廷利（Scott Tinley）的書「三項全能運動：個人歷史」上（Velo Press, 2002）。