1971年，美国加利福尼亚州一名叫谢恩顿的工程师应邀成为一条小河穿越的施工总承包商，但由于施工场地环境不许破坏，不能采用大开挖及爆破等常规的穿越方法。于是，其根据油田钻井原理发明了定向穿越技术，并第一次使用水平定向钻穿越河流取得了成功。
1985年中国石油天然气管道局管道局从美国引进国内第一台特大型水平定向钻机（型号 RB-5，最大推拉力454吨），并在国内首次成功实施了黄河定向钻穿越工程。在“十一五”期间 ，又创造了3项世界纪录： 2007年，钱塘江穿越创造管径813毫米、长度2454.15米的世界纪录；2008年，珠海磨刀门水道穿越，创造2630米的世界最长穿越纪录；2010年，成功攻克"世界级难题"黑龙江穿越，创造管道定向钻穿越史上的奇迹。
随着国内外定向钻施工技术水平的成熟与提高，该技术已经成功应用于粘土、砂层、岩石层、砾石、卵石层等地质条件，并不断创造与刷新穿越施工的长度。除了油气管线工程，在市政工程、煤层气的开发等其他许多方面也得到应用。