其实早在17世纪，近代科学奠基人之一弗兰西斯·培根（Francis Bacon）在《新工具》中，便列举出印刷术、火药和指南针，“这三种东西已改变了世界的面貌。第一种在文学上，第二种在战争上，第三种在航海上。由此又引起了无数变化。这种变化如此之大，以至于没有一个帝国，没有一个宗教教派，没有一个赫赫有名的人物，能比这三种科学发明在人类的事业中产生更大的力量和影响。”此时培根已经率先察觉到了三者作为撬动历史新工具的作用，但对于其源流却没有清晰的追溯。
1838年，传教士麦都思（Walter Henry Medhurst）接触到中国古代文明，在其著述中也讲到了“三大发明”：“中国人的发明天才很早就表现在多方面。他们的三大发明（指南针、印刷术、火药）对欧洲文明的发展，提供异乎寻常的推动力。”麦都思首次突出了发明权的归属问题，但依旧停留在“三大发明”阶段。当然，我们更可以相信，培根和麦都思并非不了解造纸术，而是与多数人一样，将造纸术和印刷术视为一个整体。很快，造纸术就被从隐含的提名列表中被剥离出来了。
传教士艾约瑟（Joseph Edkins）在其1859年出版的《中国的宗教》一书中比较了中日两国的文明，曾将四种发明并列，指出 “他们（日本）没有如印刷术、造纸、指南针和火药那样值得夸耀的非凡发明与发现。”自此，“三大发明”到“四大发明”完成了形式上的过渡，此后的诸多学者都开始采用“四大发明”的说法。
首次明确提出中国“四大发明”说，来自美国学者卡特（Thomas Francis Carter），在他1925年出版的《中国印刷术的发明和它的西传》一书的序言中写道：
“四大发明（Four Great Inventions）在文艺复兴初期之欧洲的流播，对近代世界的形成起过重大作用。造纸和印刷术，为宗教改革铺平了道路，使教育普及成为可能。火药的使用，消除了封建制度，创立了国民军制。指南针导致发现美洲，从而使世界全局代替欧洲一隅成为历史的舞台。这四大发明以及其他的发明，大都源自中国。”
在此后的20世纪三四十年代、西方和中国的学者中间，“三大发明”和“四大发明”说在许多场景得以共存。30年代之前，中国教科书记载：“中国技术有功世界者三事：一为罗盘，二为印刷术，三为火药。”30年代后，“四大发明”就正式进入教科书的知识体系了。
