早在1929年，在长期使用教练机训练器（机翼变短，不能产生离开地面所需的足够提升力）进行飞行训练之后，Edwin A.Link发明了简单的机械飞行器。它在室内某一固定地点训练飞行员，使乘坐者的感觉和坐在真的飞机上一样，从而受训者可以通过模拟器学习如何进行飞行操作。
1956年，美国电影摄影师Morton Heileg开发了一个名为Sensorama的多通道体验的立体电影系统。这是一套只供一个人观看并具有多种感官刺激的立体显示装置。在1960年，Morton Heileg获得了单人使用立体电视设备的美国专利，该专利蕴涵了虚拟现实技术的思想。
1965年，计算机图形学的奠基者Ivan Sutherland在国际信息处理联合大会上发表了一篇名为"The Ultimate Display(终极显示)"的论文，提出了感觉真实、交互真实的人机协作新理论，即能否不通过计算机屏幕这个窗口来观察计算机生成的虚拟世界，而是使观察者直接沉浸在计算机生成的虚拟世界中，就像我们生活在客观世界中一样。这一理论后来被公认为在虚拟现实技术中具有里程碑的意义，所以Ivan Sutherland既是"计算机图形学之父"，也是"虚拟现实技术"之父。
Ivan Sutherland
为了实现"终极显示"的目标，Ivan Sutherland在随后几年一直致力于头盔显示器(Helmet Mounted Display,HMD)的研制。1966年，世界上第一个头盔显示器实验模型在林肯实验室面试，Ivan Sutherland为它取名为"临头的危险"。1988年，Ivan在哈佛大学的组织下开发成功了一个完成的头盔式立体显示器及头部定位跟踪系统。
在当时的计算机图形学技术水平下，Ivan Sutherland取得的成就是非凡的。基于该研究工作，Ivan 在1968年发表了名为"A Head-Mounted 3D Display"的论文。论文对头盔显示器的设计要求、构造原理进行了深入分析，并描述出了这个装置的设计原型，这成为三维立体显示技术的奠基性成果。
除了关于上述视觉沉浸感的交互设备的研究以外，人们也在探索触觉沉浸感的交互设备。1967年，美国北卡罗来纳大学开始Grup计划，研究力反馈(Force Feedback)装置的实现技术。
1973年，Myron Krurger提出了"Artificial Reality"的概念，这是早期出现的虚拟现实词汇。