בתקופת היוונים, הפנטאתלון היה האירוע האחרון של המשחקים האולימפיים. מאז הופעתו במשחקים מודרניים, הספורט עבר שינויים אבולוציוניים רבים.
באופן מסורתי, הפנטאתלון כלל התאבקות, דיסקוס, זריקת חנית, קפיצה וריצה. זה היה אחד האירועים החשובים ביותר של המשחקים האולימפיים ביוון העתיקה, מה שעשוי להסביר מדוע זה היה האירוע האחרון. הזוכה בפנטאתלון קיבל את התואר "ויקטור לודורום".
הפורמט של האולימפיאדה המודרנית מעט שונה באופיו. הציג את הברון דה קוברטין, והעלה לראשונה במשחקי שטוקהולם בשנת 1912. באותה תקופה כלל הפנטאתלון בעיקר ריצה, רכיבה על סוסים, שחייה, גידור וירי באקדח.
קוברטין האמין כי השילוב בין ענפי הספורט הללו יהפוך את האדם לספורטאי שלם על ידי בדיקת תכונותיהם המוסריות, כישוריהם ומשאביו הגופניים. בשנים 1912 - 1980 אירוע הפנטאתלון התפרש על פני חמישה ימים כאשר אירוע אחד מתקיים בכל יום.
באולימפיאדה המודרנית, הפנטאתלון מכוסה ביום אחד בלבד. כל האתלט המתמודד באירוע קלע נקודות בשלושת האירועים הראשונים. מעמדם הסופי של ספורטאים קובע את עמדת ההתחלה שלהם באירוע המשולב המתרחש ביום האחרון.
סיבה נוספת לכך שהפנטאתלון מכוסה ביום אחד בלבד היא שהיא ידידותית יותר לקהל. בעבר, המוני אנשים נאלצו להמתין חמישה ימים עד להכרזת תוצאות האירוע, אולם כעת הקהל יכול לצפות באירוע כולו ביום אחד.
בשנת 2010 הוצג חדשנות לאירוע הירי של הפנטאתלון. במהלך המשחקים האולימפיים הפתוחים לנוער שנערכו בסינגפור, השתמש האתלט באקדחי לייזר לתחרות במקום בתותחי ירי הכדורים המשמשים באופן מסורתי באירוע.
הסיבה להכנסת ירי לייזר לספורט הייתה ראשית להבטיח בטיחות ושנית להפחית את הזיהום הסביבתי מהפגזים שנורו מכיוון שהם עשויים מעופרת. צילום לייזר הפך פופולרי במהלך אולימפיאדת לונדון 2012.
