1984년 필립스와 ASM 인터내셔널의 합작법인으로 출발했으나 첫 제품 PAS 2000 스테퍼는 상업적으로 실패했다(Wikipedia). 1991년 PAS 5500으로 선도적 생산성과 해상도를 인정받아 첫 상업적 성공을 거뒀고, 1995년 암스테르담과 나스닥에 상장하며 완전 독립 기업이 됐다. 1997년 첫 스텝앤스캔 장비 PAS 5500/500으로 딥 UV 기술을 진전시켰고, 2002년 리소그래피 장비 최대 공급업체가 됐다.
2006년 첫 EUV 프로토타입 Alpha Demo Tools를 출하했고, 2009년 금융 위기로 매출이 크게 줄며 인력을 감축했다. 2011년 당시 사상 최고 매출로 회복해 EUV 연구 예산을 크게 늘렸고, 이후 EUV 독점으로 매출은 2025년 327억 유로까지 커졌다(ASML 연차보고서). 2012년 인텔·TSMC·삼성의 대규모 공동 투자를 받았고, 2013년 광원 업체 사이머를 25억 5천만 달러에 인수했다.
2016년 첫 양산용 EUV인 NXE:3400 대량 주문으로 전환점을 맞았고, 2019년 EUV는 7nm·5nm·3nm 로직 노드의 핵심 레이어에 쓰였다. 2023년 하이-NA EUV인 EXE:5000을 인텔에 연구 개발용으로 첫 출하했고, 2024년 피터 웨닝크의 뒤를 이어 크리스토프 푸케가 CEO로 취임했다. 2025년 미국과 네덜란드의 수출 규제 강화로 중국 매출 비중 감소가 예상됐으며, 2026년 하이-NA는 2nm 로직 노드 생산에 투입될 예정이다.