Истоки чина Елеосвящения — в апостольской практике помазывать больных освященным елеем, совершая усиленную молитву о них. В ранней Церкви освящение елея обычно происходило во время Евхаристии. В рукописях древних редакций богослужебных книг сохранился целый ряд молитв над «елеем больных», освящаемым на литургии или вне ее. Нередко елей предписывалось освящать вместе с водой. Еще одним священнодействием, совершавшимся над болящими, было возложение рук епископа или священника (см. Мк. 16:18 «... возложат руки на больных, и они будут здоровы»; ср. Деян. 28:8). Существовало также множество отдельных молитв о больных — в том числе, предназначенных для чтения в той или иной конкретной болезни. Все эти элементы легли в основу чинопоследования Елеосвящения.
В византийских рукописях с X-XI вв. постепенно получает распространение развернутый чин, предполагающий совершение семи Божественных литургий — целую неделю подряд или же одновременно в нескольких храмах. На проскомидии этих литургий освящался елей, а в конце службы — совершалось помазание болящего. Впоследствии семь литургий были заменены семью помазаниями, предваряемыми — как на литургии — чтением Апостола и Евангелия с сугубой ектенией. Для семи помазаний были выбраны семь молитв, взятых из числа либо молитв о болящих и освящения елея для них, либо из чинов таинства Покаяния. Кроме того, при каждом помазании читалась имеющая древнее происхождение молитва «Отче святый, Врачу душ и телес...», а цикл всех помазаний увенчивало возложение на больного Евангелия. Этот чин предварялся вечерней и утреней, на которых вместо рядовых песнопений пелись особые — о болящем. В такой форме чин получил широкое распространение — в том числе, на Руси, где он с конца XIV века вытеснил собой более древнюю традицию, где Елеосвящение состояло лишь из одной-двух молитв над елеем, к которым могли присоединяться молитвы в той или иной болезни.
С XV века особые песнопения Елеосвящения отделились от специальных вечерни и утрени и образовали начальную часть чинопоследования, которое окончательно приобрело свой современный вид: 1) серия псалмов и песнопений о болящем; 2) молитва освящения елея; 3) цикл из семи помазаний с молитвой «Отче Святый...», предваряемых чтением Апостола и Евангелия (которые, как на литургии, обрамлены прокимном, аллилуиарием и сугубой ектенией) и очередной молитвой; 4) возложение Евангелия на голову больного, с чтением молитвы, и отпуст. При этом выбор конкретных молитв и чтений из Апостола и Евангелия был предметом постоянных изменений, вплоть до наступления эпохи печатных изданий.