Al comienzo del siglo XX, la natación sincronizada era conocida como ballet acuático. El primer registro de competición fue en 1891 en Berlín, Alemania. Muchos clubes se crearon en esa época y el deporte se fue desarrollando de forma simultánea en varios países, incluyendo Australia, Canadá, Estados Unidos de América y, en Europa, Alemania, España y Francia.
Durante los años 30 del siglo XX tuvieron lugar las primeras competiciones en Alemania, Canadá y los Estados Unidos.
En 1933-1934 Katherine Curtis organizó un espectáculo, "The Modern Mermaids" ("Las Sirenas Modernas"), para Feria Mundial en Chicago, el cual el presentador lo anunció como "natación sincronizada". Ésta fue la primera mención a este término.
A pesar de esto, fue en Estados Unidos de América donde obtuvo mayor importancia y trascendencia con las películas de Esther Williams, famosa actriz de Hollywood y nadadora. A ella se le atribuye ser la gran impulsora de este deporte, por haberlo hecho famoso en sus películas de los años 40 y 50 del siglo XX, popularizándolo.
La natación sincronizada femenina es deporte olímpico desde los Juegos Olímpicos de Los Ángeles en 1984.
