MPEG, MP3를 포함하여 최근의 손실 압축은아르헨티나 부에노스 아이레스(Buenos Aires) 대학 Oscar Bonello 교수의 초기 연구에 기본을 두고 있다. 그는 방송용 라디오 자동화를 위한 스튜디오 장비 설계에 관련이 있었다. 또한, 주된 연구 분야인음향심리학과음향학을 대학에서 가르쳤다(실내 음향 디자인에 관한 "Bonello Criterion"이라는 책을 낸 적도 있다.) 1983년, 그는 오디오 신호를 부호화할 때 필요한 비트 스트림을 줄이기 위해 크리티컬 밴드 마스킹(Critical Band Masking) 원리를 사용하는 아이디어를 연구하기 시작했다.마스킹 원리는1924년에 처음 개발되었으며1959년 Egan-Hake와 Richard Ehmer에 의해 더욱 발전되었다. Bonello의 연구는1987년IBM 개인용 컴퓨터에서 하드웨어에 의해 구현되며 실시간으로 동작하는 세계 최초의 비트 압축 시스템을 만들어 냈다. 이것은 ECAM이라고 불렸다. 이 플러그인 카드와 관련된 제어 소프트웨어는 완벽히 동작하는 하나의 제품으로써 1988년 오디컴(Audicom)이란 이름으로 처음 전시되었다. 그 뒤 1990년 미국 아틀란타의 국제 NAB 라디오 전시회(Radio Exhibition)를 통해 세계에 알려졌다. 기본적인 Bonello 구현은 현재 MP3와 다른 시스템에서 쓰이고 있다. 그는 이 기술과 관련하여 어떠한 특허 내는 것을 거절하였다.
MPEG-1 Audio Layer 2 인코딩은독일의Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt(나중에는Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, German Aerospace Center로 불림) 소속 Egon Meier-Engelen가 관리하는디지털 오디오 방송(Digital Audio Broadcast) 프로젝트로 시작되었다. 이 프로젝트는 일반적으로 EU-147(1987년부터 1994년까지 운영됨)로 알려진 유레카(EUREKA) 연구 프로그램의 한 부분으로써 유럽 연합의 재정 지원을 받았다.
독일의 Erlangen-Nuremberg 대학 박사 연구생인 Karlheinz Brandenburg는1980년대 초반 디지털 음악 압축에 대한 연구를 시작했다. 그는 어떻게 사람들이 음악을 인지하는지에 초점을 맞추고 있었다.1989년에 그의 박사 연구는 완성되었으며 Erlangen-Nuremberg에서 조교수가 되었다. 그 뒤프라운호퍼 연구소(Karlheinz Brandenburg는1993년에 st스태프로 합류)에서 과학자들과 함께 음악 압축에 관한 연구를 이어나갔다.
1991년 적용할 수 있는 두 개의 제안이 있었으나필립스(네덜란드),CETT(프랑스), Institut für Rundfunktechnik(독일)이 제안한 Musicam 기술이 높은 음질의 압축 오디오를 인코딩하는 경우에 아주 적은 계산 능력으로 소화해 낼 뿐만 아니라 명료함과 오류 내구성 때문에 채택되었다. 서브밴드 인코딩(sub-band encoding)에 기반을 둔 Musicam 포맷은 MPEG 오디오 압축 포맷(샘플 레이트, 프레임 구조, 헤더, 프레임 당 샘플 수)의 기반을 마련하는 데 주요한 역할을 했다.그 기술과 아이디어들은 ISO MPEG Audio Layer I과 Layer II, Layer III(MP3) 형식의 정의에 모두 추가되어 있다. Honnover 대학의 Mussmann 교수가 주도하며 Leon van de Kerkhof(Layer I)와 Gerhard Stoll(Layer II)의 책임하에 표준이 수정되었다.
Leon Van de Kerkhof(네덜란드), Gerhard Stoll(독일), Leonardo Chiariglione(이탈리아), Yves-Franc,ois Dehery(프랑스), Karlheinz Brandenburg(독일)들로 구성된 연구 모임은 Musicam과 ASPEC으로부터 아이디어를 가져오는 한편 그들 스스로의 아이디어를 덧붙이기도 하였다. 그래서 192Kbps의 MP2와 같은 음질의 128kbps를 만들어 내는 방법을 만들어냈다.
모든 알고리즘은1991년에 승인되었으며1992년, MPEG의 첫 번째 표준 모음들 중의 한 부분으로써 완성시켰다. 그 뒤1993년International Organization for Standardization(ISO)/International Electrotechnical Commission(IEC) 11172-3에서 국제 표준이 되었다.
MPEG 오디오에 대한 더 많은 연구가1994년에 이루어졌다. 그것은MPEG-2라고 하는 MPEG의 2번째 세트 가운데 한 부분이었으며 1995년 발행된 국제 표준International Organization for Standardization(ISO)/International Electrotechnical Commission(IEC) 13818-3로써 공식적으로 더 알려지게 된다.
인코더의 압축 효율은 일반적으로 비트 레이트에 따라 결정된다. 왜냐하면 압축율은 입력신호의 샘플링 레이트와 비트 깊이에 의존하기 때문이다. 그러나 보통 CD 매개변수를 레퍼런스(44.1kHz, 2 채널, 1채널 당 16 비트 또는 2x16 비트)로 사용하여 압축율을 나타내곤 한다. 때로는 디지털 오디오 테이프(DAT) SP가 매개변수로 쓰이기도 한다.(48kHz, 2x16 비트). 이것을 레퍼런스로 사용한 압축률은 더 높아서 손실 인코더에서 "압축률(compression ratio)"이란 단어를 무색하게 만들기도 한다.
Karlheinz Brandenburg MP3의 압축 알고리즘을 평가하기 위해 선택했던 노래가 Suzanne Vega의 노래 Tom's Diner이다. 이 노래는 부드럽고 단조로웠기 때문에 재생하는 동안 압축 포맷에서의 잘못된 부분을 듣기가 쉬웠다. 어떤 사람들은 농담 삼아 Suzanne Vega를 "MP3의 어머니"라 하기도 한다.
오늘날의 MP3에 VBR(Variable Bit Rate) 기술은 프라운호퍼사가 아닌 Xing에서 추가한 기술이다 하지만 Xing Encoder 1.5에서는 16kHz가 잘리는 버그가 있었으나 추후 개선되었다.
1994년 7월 7일, Fraunhofer Society는 I3enc라는 첫 번째 MP3 소프트웨어를 선보였다. 그 뒤 1995년 7월 14일 .mp3라는 확장자가 Fraunhofer팀에 의해 정의되었다.(이전까지는 .bit로 사용되었었다) 첫 번째 실시간 MP3 플레이어 프로그램(1995년 9월 9일 발표)과 함께 많은 사람들이 그들의 PC에서 MP3를 인코딩하고 재생할 수 있게 되었다. 그 때까지는 아주 작은 용량의 하드 디스크였기 때문에(~500MB) 컴퓨터에서 음악을 듣기 위해서는 비악기 기반 음악(non-instrument based Music)을 저장해야 했다.
1993년 10월, MP2(MPEG-1 Audio Layer 2)파일이 인터넷에 모습을 드러냈다. MP2는 Xing MPEG Audio Player를 사용하여 재생할 수 있었다. 그 뒤 MAPlay라고 하는 Tobias Banding의 유닉스 프로그램(1994년 2월 22일 초기 버전 발표. 마이크로소프트 윈도우에서 동작하는 버전도 있음)을 사용하여 재생하기도 했다. 초창기 MP2를 만들어 내는 프로그램은 Xing가 유일하게 가능하였으며 cdda2wav라든지, CD 오디오에서 웨이브 형태의 오디오 파일을 만들어내는 CD 리퍼 같은 것들이 함께 쓰였다. Internet Underground Music Archive (IUMA)는 온라인 음악의 대변화의 시작점을 인정하기 시작했다. IUMA는 MP3와 웹이 대중화되기 앞서, 인터넷의 고품질 음악 웹 사이트였다. 그들은 MP3와 웹이 대중화되기 앞서 MP3 레코딩에 관한 수천가지의 권한을 제공했다.
1995년 전반기부터 1990년 후반기까지. MP3는 인터넷에서 퍼지기 시작했다. MP3의 대중성은 널소프트(Nullsoft)의 오디오 플레이어인 윈앰프(1997년 발표)와 유닉스 오디오 플레이어인 mpg123, 그리고 네트워크 P2P 파일 공유 프로그램인 냅스터(1999년 발표)의 출현과 함께 빠르게 성장해 나갔다. 이 프로그램들은 사용자들로 하여금 MP3 공유와 수집, 제작, 재생을 보다 쉽게 해주도록 하였다.
작은 크기의 MP3파일은 P2P를 이용하여 음악을 광범위하게 공유할 수 있게 하였다. 그것은 이전까지는 불가능한 것이었다. 그렇게 무료로 음악을 공유하는 것은 음반 판매를 감소시킨다고 주장하는 주된 레코드 회사들은 냅스터에 법적소송을 걸어 냅스터를 폐쇄시켰다. 그리고 파일 공유에 적극적으로 참여한 개인 사용자들에 대해서도 법적 소송을 걸었다.
MP3의 대중성에 반하여, 온라인 소매상인들은 소유권이 있는 포맷을 사용하기 시작했다. 그 포맷은DRM로 암호화되어 있어서 사용자들이 레코드 회사에 의해 특별히 인증되지 않은 경로로 구매된 음악을 사용하는 것을 막았다. 레코드 회사들은 P2P로 네트워크에서 파일 공유되어 사용하는 것을 막기 위해 이것은 꼭 필요한 것이라 주장했다. 그러나 이것은 또 다른 문제가 있었다. 바로 사용자들이 정식으로 구입한 노래를 다른 형태의 장치에서 재생하는 것까지 막아 버린 것이었다.(이를테면, MP3 플레이어에서는 재생할 수 있지만 개인용 컴퓨터에서는 재생하지 못한다든지) eMusic과 같은 곳은 MP3 포맷으로 서비스를 계속하여 어떤 장치에서든지 사용자들이 음악을 들을 수 있게 하고 있다. 하지만 이런 일들이 있어도 꾸준히 판매가 늘어났지만 이런 일이 많아지고 계속되자 점점 판매가 줄어들었다.
