同时,发动机设计师很早就预见到直喷式燃油喷射供油系统在汽油发动机上应用的优点(动力响应速度快),在航空业的启蒙阶段,直喷式发动机更得到了飞机发动机设计师的青睐(20世纪40年代以前的飞机和汽车采用的是同一类型发动机)。1906年,法国的Antoinette 8V型V8航空汽油发动机上首先应用了燃油直喷供油系统(由法国的飞机和发动机双栖发明家Léon Levavasseur设计),由于采用机械控制,这种供油系统也被称为机械式燃油喷射系统。1910年,Léon Levavasseur又设计了世界上第一台V16缸活塞式航空汽油发动机,这台发动机也配备了燃油直喷供油系统。
活塞式航空发动机的机械式燃油直喷供油系统在20世纪30年代末期成熟,第二次世界大战中的很多军用飞机都采用了燃油直喷汽油发动机,这些活塞式航空发动机中比较著名的有德国戴姆勒·奔驰公司的DB601、宝马公司的BMW801,美国莱特R3350以及前苏联的Shvetsov ASh-82等等。
随着第二次世界大战的结束,当航空动力进入涡轮喷气时代时,活塞式航空发动机开始退出历史舞台,燃油直喷供油系统发动机的前途似乎渺茫。不过,西德的工程师则把这项技术首先引入了汽车动力系统中,1952年,西德的Goliath GP700轿车装备的两缸汽油发动机采用了博世公司设计的机械式燃油直喷供油系统,它成为第一辆装备燃油直喷汽油发动机的汽车。而真正让燃油直喷系统在汽车中名声大噪的是1954年戴姆勒·奔驰公司制造的梅赛德斯·奔驰W196赛车和1955年生产的梅赛德斯·奔驰300SL“鸥翼”。
20世纪50年代是美国科技领先世界的时代,1956年,美国Bendix和AMC美国汽车公司合作研制成功了首台装备电控燃油喷射系统(EFI)的发动机,这台5.4升V8电喷发动机的最大功率为214.8千瓦。 不过,缺点是这套电控燃油喷射系统价格高达395美元,这在1957年来说是太昂贵了,当时一辆全尺寸V8轿车起步价格也才2 000多美元。
虽然直喷供油系统技术先进,但是制造成本高昂。20世纪60年代到20世纪90年代,在使用燃油喷射系统的新发动机中,非直喷式供油系统是燃油喷射发动机中的主流。
西德的Goliath GP700轿车装备的两缸汽油发动机采用了博世公司设计的机械式燃油直喷供油系统,它成为第一辆装备燃油直喷汽油发动机的汽车。