Comme le schiste bitumineux brûle facilement et sans nécessiter de transformation, l'homme l'a utilisé depuis les temps préhistoriques. À l'âge du fer, les Celtes le polissaient et en faisaient des parures ou des objets ornementaux.
L'exploitation minière industrielle du schiste bitumineux débute à Autun, en France, puis s'étend à l'Écosse, l'Allemagne et à d'autres pays. Au XIXe siècle, les exploitations se concentrent sur la production de kérosène, d'huile d'éclairage et de paraffine ; ces produits permettent de répondre à la demande croissance d'éclairage durant la révolution industrielle. On produit aussi du fuel, de l'huile et des graisses de lubrification et du sulfate d'ammonium. L'industrie du schiste bitumineux se développe juste avant la Seconde Guerre mondiale en raison de l'accès limité aux ressources de pétrole conventionnel et à la production en masse d'automobiles et de camions, qui s'accompagne d'un accroissement de la consommation d'essence.
Mis à par l'Estonie et la Chine dont l'industrie du schiste bitumineux continue à croître après la seconde guerre mondiale, la plupart des autres pays abandonnent leurs projets en raison des coûts de transformation élevés et de la disponibilité de pétrole moins onéreux.
Après le premier choc pétrolier de 1973, la production de schiste bitumineux atteint un pic de 46 millions de tonnes en 1980 avant de retomber à 16 millions de tonnes en 2000 suite à la baisse des prix du pétrole conventionnel dans les années 1980. Le 2 mai 1982, appelé dans certains cercles le Black Sunday (dimanche noir), ExxonMobil annule sont projet, estimé à 5 milliards de dollars, d'extraction de schiste bitumineux près de Parachute, au Colorado, à cause des faibles prix de l'énergie et des dépenses croissantes. Ceci entraîne le licenciement de plus de 2 000 employés et provoque une traînée de saisies et de faillites.
En 1986, le président Ronald Reagan ratifie la Consolidated Omnibus Budget Reconciliation Act of 1985 (une loi budgétaire de 1985), qui, entre autres, abolit le programme de recherche sur les carburants synthétiques liquides.
L'industrie du schiste bitumineux fera son retour au début du XXIe siècle. En 2003, un programme de développement de cette matière première redémarre aux États-Unis. Les autorités ont introduit un programme de prêt permettant l'extraction de schistes et de sables bitumineux sur les terrains fédéraux en 2005, en accord avec le Energy Policy Act (loi sur la politique énergétique) de 1985.
Comme pour le pétrole ou le gaz, les analystes distinguent les « ressources » et les « réserves » de schiste bitumineux. Les « ressources » font référence à tous les gisements de schiste bitumineux, alors que les « réserves » représentent les gisements dont on est capable d'extraire le schiste bitumineux avec la technologie existante. Comme les techniques d'extraction se développent continuellement, on ne peut qu'estimer le volume de kérogène extractible. Bien que l'on trouve du schiste bitumineux dans de nombreux pays, seuls 33 pays possèdent des gisements économiquement valorisables. Parmi les gisements connus, potentiellement classifiés comme réserves, on trouve celui de Green River dans l'Ouest des États-Unis, les gisements du Tertiaire du Queensland en Australie, ceux de Suède et d'Estonie, celui de El-Lajjun en Jordanie, ainsi que des gisements en France, en Allemagne, au Brésil, en Chine, en Mongolie du Sud et en Russie. On attend de ces gisements des rendements de 40 litres par tonne de schiste, en utilisant la méthode de titrage de Fischer (Fischer Assay).
Une étude de 2005 a estimé les ressources mondiales de schistes bitumineux à 411 gigatonnes, suffisamment pour produire 2 800 à 3 300 milliards de barils (520 km3) d'huile de schiste. Ceci dépasse les réserves prouvées de pétrole, estimées à 1 342 milliards de barils en janvier 2009. On trouve les plus grands gisements du monde aux États-Unis dans la formation de Green River qui couvre une partie du Colorado, de l'Utah et du Wyoming. Environ 70 % de ces ressources se trouvent sur des terres appartenant au gouvernement américain ou gérées par lui. Les gisements américains représentent 62 % des gisements mondiaux. USA, Brésil et Russie comptent à eux trois 86 % des réserves mondiales de schiste bitumineux. Ces chiffres sont provisoires et dépendent de l'exploration et de l'analyse de nouveaux gisements encore en attente. Le professeur Alan R. Carroll de l'Université du Wisconsin considère que les gisements lacustres de schiste bitumineux du Permien supérieur en Chine du Nord-Ouest, absents des précédentes évaluations mondiales de pétrole de schiste, sont comparables en taille à ceux de Green River.