Операционный усилитель изначально был спроектирован для выполнения математических операций (отсюда его название), путём использования напряжения как аналоговой величины. Операционные усилители могут быть сконфигурированы в схемы которые выполняют математические операции, такие как: сложение, вычитание, умножение (интегрирование, дифференцирование и т. д). Производя эти операции можно создать схемы, которые будут выполнять сложные математические задачи. Первые аналоговые компьютеры, использовали ламповые операционные усилители, а сами компьютеры использовались в основном для военных конструкторских работ. Они были огромными и потреблял огромное количество энергии (более 30 000 Вт).

Первые операционные усилители были построены с использованием технологии вакуумных трубки, проще ламповые. Они датируются концом 1940-х гг. Это были опытные разработки для нужд оборонки США. Разработки велись для получения возможности вычисления в первых компьютерах.

И в 1948 году был построен первый работающий операционник, который и пошел в производство. Разработка принадлежит Джорджу А. Филбрику.

Ламповые операционные усилители представляли из себя недорогие «подключаемые» устройства, первым оперционником общего назначения (доступным для всех) был операционный усилитель K2-W, впервые представленный в 1952.

K2-W
Это устройство было выполнено в виде моноблока с двумя панелями для установки 2-х ламп и с ламповым разъёмом, для установки в схему. Внутри корпуса находилась схема.

K2-W
Основные характеристики были такими:

Примечателен еще тот факт, что следующие разработки операционных усилителей на лампах не давали существенных улучшений в работе самого элемента, а существенный прорыв в этом направлении был получен только с применением полупроводниковых транзисторов.