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Die Ursprünge von Caterpillar reichen bis in das Jahr 1889 zurück. Der US-Amerikaner und Eigentümer einer Dreschmaschinenfabrik Daniel Best, begann damals mit der Fertigung von Dampftraktoren. Benjamin Holt, ein Konkurrent von Daniel Best, baute anfangs ebenfalls Dreschmaschinen und brachte 1890 seinen ersten Dampftraktor auf den Markt.^[7] Um zu verhindern, dass seine schweren Dampftraktoren in weichen Böden versanken, entwickelte Holt 1904 ein neuartiges Kettenlaufwerk. Der Fotograf Charlie Clements, den Benjamin Holt im März 1905 damit beauftragt hatte, seinen neuen Kettentraktor bei einer Testfahrt zu fotografieren, verglich die wellenförmige Bewegung des Kettenlaufwerks mit dem Kriechen einer Raupe (Englisch caterpillar). Holt übernahm den Namen für seine Maschinen und patentierte die Bezeichnung zudem einige Jahre später.^[8][9]

Daniel Best verkaufte sein Unternehmen 1908 an Benjamin Holt und so endete zunächst das Konkurrenzverhältnis. Bests Sohn jedoch gründete fünf Jahre später ein neues Unternehmen, das sich unter der Marke Tracklayer ebenfalls der Herstellung von Kettentraktoren widmete. 1925 taten sich Best und Holt schließlich zusammen und aus der Holt Manufacturing Company und der C. L. Best Tractor Company entstand die Caterpillar Tractor Company.^[10]

1928 übernahm das junge Unternehmen den Graderhersteller Russell Grader Manufacturing Company^[11] und baute ab 1931 Motorgrader.^[12]

Im Jahre 1951 erfolgte die Übernahme der Trackson Company of Milwaukee mit der Marke Traxcavator. Das Unternehmen rüstete seit 1936 überwiegend Caterpillar-Raupen mit Räumschilden und Ladeschaufeln aus.^[13] Die ursprünglich per Seilzug betätigten Anbauteile wurden ab 1950 hydraulisch angesteuert.^[14] Ab 1951 startete das Unternehmen auch mit der Herstellung von Rohrverlegern, also Kettentraktoren mit seitlicher Kraneinrichtung für den Pipelinebau.

Neben den Kettenfahrzeugen begann Caterpillar zudem früh mit der Fertigung weiterer Baumaschinen. 1956 startete die Herstellung von Radladern. Die ersten Radlader stammten aus dem Jahr 1959 und waren zunächst nur mit einer starren Vorderachse und einer lenkbaren Hinterachse ausgestattet. Erst 1963 führte Caterpillar die wesentlich vorteilhaftere Knicklenkung ein.^[15] Mit der Entwicklung und Fertigung von Hydraulikbaggern begann Caterpillar erst zu Beginn der 1970er Jahre.

Im Jahr 1981 kaufte Caterpillar den US-amerikanischen Gasturbinenhersteller Solar Turbines Industrial Division von International Harvester.^[16] 1985 kam die DJB Engineering Ltd., ein Hersteller von knickgelenkten Muldenkippern, aus Peterlee zu Caterpillar.^[17] Zwei Jahre später erfolgte die Übernahme der RayGo Corporation, einem Hersteller von Straßenbaumaschinen.^[17]

Caterpillar erweiterte sein Produktspektrum 1991 weiter mit dem Kauf des Asphaltfertigerherstellers Barber-Greene^[17] und 1996 mit der Übernahme der Maschinenbau Kiel, einem Hersteller von Schiffsmotoren.^[17] 1997 wurden der australische Raddozerhersteller Tiger Engineering Pty Ltd.^[16] und der britische Motorenhersteller Perkins Engines in das Unternehmen integriert.^[17] Der Erwerb von Perkins Engines von LucasVarity für 1,3 Mrd. US-Dollar war der bis dahin teuerste Zukauf in der Firmengeschichte.^[18]

Im Jahr 1998 übernahm Caterpillar den in Kiel ansässigen Traditionshersteller MaK für mittelschnell laufende Motoren vom Krupp-Konzern. Die bis dahin bekannte Krupp MaK wurde in den Caterpillar-Firmenzweig eingegliedert und in Caterpillar Motoren GmbH & Co KG umbenannt. Die bis dahin unter einem Dach ansässigen Arbeitsbereiche wurden vom Montagebetrieb losgelöst, so dass es heute drei einzelne Teile gibt, die an unterschiedliche Geschäftszentren berichten. Der Motorenhersteller ist als KEC (Kiel Engine Center) bekannt.

1999 ging man mit dem deutschen Unternehmen Claas ein Joint Venture zur gegenseitigen Vermarktung landwirtschaftlicher Maschinen ein. So wurden CAT-Challenger-Traktoren und – Raupenschlepper in Europa als Claas-Maschinen verkauft, während Claas-Lexion–Mähdrescher in Nordamerika unter der Marke CAT verkauft wurden. Gemeinsam wurde in Omaha, Nebraskaauch ein Mähdrescherwerk errichtet. Die fünfzigprozentigen Caterpillar-Anteile hieran wie auch am Joint Venture wurden im Jahr 2002 jedoch von Claas aufgekauft, als Caterpillar beschloss, die Produktion von Raupenschleppern für die Landwirtschaft aufzugeben und mit dem Markennamen Challenger an den AGCO-Konzern zu verkaufen. Die in Omaha von Claas für den nordamerikanischen Markt produzierten Lexion-Mähdrescher wurden weiterhin als CAT Lexion über die Caterpillar-Vertriebsgesellschaften vermarktet und betreut. Mittlerweile werden diese in Caterpillar-Farben – aber unter dem Namen Claas – über das Caterpillar-Händlernetzwerk vertrieben.

Im Jahr 2000 wurden der australische Hersteller von Untertagemaschinen Dale B. Elphinstone Pty. Ltd^[19] und der italienische Hersteller von Straßenbaumaschinen Bitelli erworben.^[20] 2003 kaufte Caterpillar die Markennamen Payhauler und Unit Rig von der Firma Terex sowie die entsprechende Baureihe dieselelektrischer Muldenkipper.^[21] 2004 wurde von Babcock Borsig das Schweizer Unternehmen Turbomach übernommen und der Sparte Solar Turbines zugeordnet. Teleskoplader, die Caterpillar unter eigenem Markennamen über sein Händlernetz vertreibt, werden seit 2005 von JLG Industries zugeliefert, einem US-amerikanischen Unternehmen, das 2006 von der Oshkosh Corporation übernommen wurde.^[22]

2008 erfolgte die Übernahme des chinesischen Baumaschinenherstellers Shandong SEM Machinery Co., Ltd.^[23] Im November 2010 stimmte Bucyrus International dem Kauf durch Caterpillar für 8,6 Mrd. US-Dollar zu.^[24] Die Transaktion wurde am 8. Juli 2011 abgeschlossen.^[5]

2010 übernahm die Caterpillar-Tochter Progress Rail den amerikanischen Diesellokomotiv-Hersteller Electro-Motive Diesel. Dieser firmiert seit 1. September 2016 als „Progress Rail Locomotive“. Im gleichen Jahr kam auch die MWM GmbH zu Caterpillar. Im Jahr 2013 übernahm Caterpillar die Firma Berg Propulsion und gliederte sie in ihren Unternehmensbereich CAT Propulsion ein.^[25][26][27] 2020 kaufe Caterpillar Lieferroboterhersteller Marble Robots^[28]

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