O hnědých trpaslících se začalo mluvit v 60. letech 20. století. Byly navrženy alternativní názvy hnědých trpaslíků, včetně planetárních a subhvězdných. Po celá desetiletí zůstávaly hypotetické.
Dřívější teorie předpokládaly, že objekt o hmotnosti menší než 0,09 hmotnosti Slunce nikdy neprojde běžným hvězdným vývojem. Objev spalování deuteria až do hmotnosti 0,012 hmotnosti Slunce a vliv tvorby prachu v chladných vnějších atmosférách hnědých trpaslíků na konci 80. let 20. století tyto teorie zpochybnil. Takové objekty však bylo obtížné najít, protože nevyzařují téměř žádné viditelné světlo. Jejich nejsilnější emise se nacházejí v infračerveném (IR) spektru a pozemní IR detektory byly v té době příliš nepřesné na to, aby bylo možné hnědé trpaslíky snadno identifikovat.
Po mnoho let byly snahy o objevení hnědých trpaslíků bezvýsledné. V roce 1988 však byla objevena hvězda GD 165B, která nevykazovala žádný z očekávaných znaků červeného trpaslíka s nízkou hmotností. Dnes je GD 165B považován za prototyp třídy objektů, které se nyní nazývají "L trpaslíci". Přestože objev nejchladnějšího trpaslíka byl v té době velmi významný, diskutovalo se o tom, zda bude GD 165B klasifikován jako hnědý trpaslík, nebo prostě jako hvězda s velmi nízkou hmotností, protože pozorovacími metodami je velmi obtížné mezi nimi rozlišit.
Brzy po objevu GD 165B byli ohlášeni další kandidáti na hnědé trpaslíky. Většina z nich však svou kandidaturu nesplnila, protože absence lithia ukázala, že se jedná o hvězdné objekty. Pravé hvězdy spálí své lithium za něco málo přes 100 milionů let (my), zatímco hnědí trpaslíci nikoliv. Matoucí je, že hnědí trpaslíci mají teplotu a svítivost podobnou některým pravým hvězdám. Jinými slovy, detekce lithia v atmosféře objektu znamená, že pokud je objekt starší než 100 my, jedná se o hnědého trpaslíka.
V letech 1994/5 se studium hnědých trpaslíků změnilo objevem dvou definitivních subhvězdných objektů (Teide 1 a Gliese 229B).
První potvrzený hnědý trpaslík byl objeven v roce 1994. Tento objekt nazvali Teide 1 a byl nalezen v otevřené hvězdokupě Plejády. Časopis Nature na titulní straně tehdejšího čísla upozornil na článek "Hnědí trpaslíci objeveni, oficiálně". Vzdálenost, chemické složení a stáří Teide 1 bylo stanoveno díky tomu, že se nachází v mladé hvězdokupě Plejády. Hmotnost Teide 1 je 55krát větší než hmotnost Jupiteru a je zjevně pod hranicí hvězdné hmotnosti.
Pozoruhodnější byla Gliese 229B, u níž byla zjištěna teplota a svítivost hluboko pod hvězdným rozsahem. Pozoruhodné je, že v jejím spektru v blízké infračervené oblasti byl jasně patrný absorpční pás metanu v oblasti 2 mikrometrů, což je vlastnost, která byla dříve pozorována pouze v atmosférách obřích planet a Saturnova měsíce Titanu. Tento objev pomohl vytvořit další spektrální třídu, ještě chladnější než L trpaslíci, známou jako "T trpaslíci", jejímž prototypem je Gliese 229B.
Hnědý trpaslík o hmotnosti nižší než 65 Jupiterů není schopen spalovat lithium termonukleární fúzí v žádném okamžiku svého vývoje. Kvalitní spektrální data ukázala, že Teide 1 si zachoval počáteční množství lithia z původního molekulárního mračna, z něhož vznikly hvězdy Plejád. To prokázalo absenci termonukleární fúze v jejím jádře.
Teide 1 byl po určitou dobu považován za nejmenší objekt mimo sluneční soustavu, který byl identifikován přímým pozorováním. Od té doby bylo identifikováno více než 1800 hnědých trpaslíků. Někteří z nich se nacházejí velmi blízko Země, například Epsilon Indi Ba a Bb, dvojice hnědých trpaslíků gravitačně vázaná na hvězdu podobnou Slunci ve vzdálenosti asi 12 světelných let od Slunce, a WISE 1049-5319, binární systém hnědých trpaslíků vzdálený asi 6,5 světelného roku.
