Dans les années 1950, Morton Heilig crée une « expérience de théâtre » permettant d'« englober tous les sens d'une manière efficace ». En 1962, il construit un prototype de son appareil appelé le Sensorama et tourne cinq courts métrages qu'il compte présenter au spectateur de manière à engager plusieurs de ses sens. Le Sensorama permet au spectateur de vivre une expérience d'immersion visuelle et auditive dans une scène réelle filmée au préalable. En même temps, Thomas A. Furness III introduit la technologie de la réalité virtuelle au sein de l'Armée de l'Air, qui se voit désormais dotée d'un simulateur de vol.

Dans les années 1970, le premier casque de réalité virtuelle est créé à l'Université de l'Utah par Daniel Vickers. Le casque était formé de deux écrans permettant à l'utilisateur de tourner la tête pour observer la scène virtuelle qui lui était présentée. En 1982, l'entreprise Atari fonde un laboratoire de recherche pour la réalité virtuelle, qui ferme après seulement deux ans. Malgré tout, les employés recrutés poursuivent leurs recherches sur les technologies liées à la réalité virtuelle. Dans les années 1980, le terme « réalité virtuelle » est popularisé par Jaron Lanier, l'un des pionniers du domaine. Lanier fonde la société VPL Research, à l'origine de la création de plusieurs appareils VR, tels que le Data Glove, l'Eye Phone et l'Audio Sphere.

Dans les années 2000, la réalité virtuelle a été adoptée dans le monde des jeux vidéo, notamment avec la sortie en 2003 du jeu Second Life, un monde virtuel en ligne qui permet aux utilisateurs de créer leur propre avatar et d'interagir avec d'autres joueurs du monde entier. En 2008, l'Oculus Rift est fondé par Palmer Luckey et Brendan Iribe, qui proposent un système de réalité virtuelle pour les jeux vidéo.