含氮杂环化合物在早期化学研究中占有重要地位，它们与有机化学的发展密切相关，而有机化学研究的是从生物源中分离出来的物质，而无机化学研究的是无生命及其相关物质。
多年来，嘧啶系统被证明是重要的药效基团，与核酸的合成和功能相互作用（如，细胞抑制剂氟尿嘧啶或hiv药物齐多夫定）； 超短效巴比妥类药物如硫喷妥钠（pentothal）通常用作全身麻醉剂，而甲基苯巴比妥仍用作抗癫痫药；一些二氨基嘧啶，如乙胺嘧啶或甲氧苄氨嘧啶是强效的抗疟疾药物。 与磺胺类药物联合使用时，甲氧苄氨嘧啶也是有效的抗抑菌药，而米诺地尔则用作抗高血压药。
由于嘧啶衍生物作为一种潜在的药物长期受到人们的关注，嘧啶衍生物的合成受到了广泛的关注。
早在1776年，舍勒就从尿路结石中分离出一种嘌呤衍生物(尿酸)。“嘧啶”在有机化学史上很早就被称为尿酸的分解产物。
第一个嘧啶衍生物(四氧嘧啶)分离是在1818年由brugnati，用hno3氧化尿酸得到。
1868年，瑞士化学家米歇尔检查了从一家医院获得的用于治疗克里米亚战争伤员的绷带，并最终在其上的脓液中发现了一种同时含有磷和氮的大分子物质。他将其命名为“nuclein”（核质）。在人们能够将“核质”分离成蛋白质和酸化合物之后，“核酸”这一术语被创造出来。
那么历史上嘧啶是谁发现的呢？
德国生理学家柯赛尔和他的学生从天然来源中分离出第一个嘧啶，并通过合成确认了它们的结构。随后，他们也搞清楚了核酸的化学成分及其最简单的基本结构，证实它是由四种不同的碱基,即腺嘌呤（a）、鸟嘌呤（g）、胸腺嘧啶（t）和胞嘧啶（c）及核糖、磷酸等组成。其最简单的单体结构是碱基－核糖－磷酸构成的核苷酸。1910年，科塞尔获得诺贝尔医学奖，以表彰他通过研究蛋白质（包括核酸物质）对细胞化学知识的贡献。
对环化合物的系统研究真正始于平纳的工作，他创造了嘧啶(吡啶pyridine和脒amidine的结合)这一合成词。此外，他首先指出嘧啶与苯、吡啶和三嗪的结构相似，并据此以正六边形的形式描述了环系。
胸腺嘧啶是在1893年从牛胸腺或脾的水解产物中分离出来的，但仅仅8年后它就可以通过合成得。而1894年从小牛胸腺的水解中分离出的胞嘧啶，直到1903年人们才搞清楚其结构。
尿嘧啶在1900年首次从鲱鱼精子水解中分离出来，不久之后从牛胸腺或脾中获得，并从小麦胚芽中获得。其结构于1901年通过合成得到确立。
1905年，人们从乳牛的乳清中分离出乳清酸。随后不久人类也可以通过合成得到乳清酸。但直到1930年，天然和合成乳清酸的身份才得到证实。
5-甲基胞嘧啶是在1901年合成的，并且在1925年报道从结核杆菌水解产物中分离得到。然而，这被证明是不正确的，直到1950年左右，它才被从胸腺、小麦胚芽和其他来源的脱氧核糖核苷酸水解分离出来。
随后，越来越多的嘧啶衍生物被发现或合成，人们对这一类物质的认识也随之不断加深。直到现在，仍有新的嘧啶衍生物通过人工合成的方式不断问世，人们在小小的嘧啶环上已经发展出了种类繁多，用途各异的化学产品。这些产品对人类的医学、农业、化工、制药等领域都有着广泛应用和巨大影响。
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