LSD se v přírodě nevyskytuje, proto musí být chemicky syntetizováno. V roce 1938 ho vynalezl švýcarský chemik Albert Hofmann v laboratořích Sandoz ve Švýcarsku. Hofmann se snažil vyrobit nový stimulant krevního oběhu a dýchání ("analeptikum"). LSD vyrobil kvůli jeho podobnosti s diethylamidem kyseliny nikotinové, známým respiračním stimulantem.
Jednoho dne v roce 1943 Hofmann náhodou snědl malé množství LSD a když se vracel domů, všiml si na obloze podivných světelných obrazců. Domníval se, že to, co zažil, byly účinky drogy. Příště vyzkoušel větší množství. Nakonec se u něj projevila mnohem silnější reakce na drogu, než očekával. Hofmann ležel na pohovce a obával se, že si přivodil doživotní šílenství. Když přišel soused, zjistil, že má potíže, a zůstal se o Hofmanna starat, dokázal se uklidnit, a dokonce prý začal mít radost z her barevných tvarů a obrazců, které se objevovaly za jeho zavřenýma očima. Druhý den se Hofmann prý probudil svěží a s jasnou hlavou, i když poněkud fyzicky unavený. Poznamenal také, že jeho snídaně toho rána chutnala neobvykle chutně.
Sandoz začal LSD nabízet lékařům a terapeutům. Společnost Sandoz v tom viděla pomoc lékařům a terapeutům, kteří tak mohli získat náhled na to, jak může někdo duševně nemocný vidět svět. Dnes je známo, že účinky LSD se velmi liší od účinků duševních chorob s bludy, jako je schizofrenie. Pro jejich pacienty to byla šance odhalit skryté pocity a myšlenky, kterými se mohli zabývat při terapii. LSD se ukázalo jako slibné při léčbě problémů, jako je alkoholismus. Někteří alkoholici, kteří drogu vyzkoušeli, zjistili, že jejich potřeba pít alkohol se zmírnila nebo zmizela. Lépe chápali, proč alkohol zneužívali. Na rozdíl od jiných drog nebyla touha po alkoholu nahrazena touhou po LSD. Studie ukázala 50% úspěšnost v porovnání s 10% úspěšností u metod "studené krůty", což je situace, kdy člověk náhle přestane pít alkohol úplně.
Ve Spojených státech testovala Ústřední zpravodajská služba drogu na subjektech z různých důvodů. Název jednoho z těchto testovacích projektů byl MK-ULTRA. Subjekty nevěděly, že jim byla droga podána. Používala se při výsleších, aby se zjistilo, zda přiměje lidi říkat pravdu nebo si vzpomenout na věci, které zapomněli. Používala se také k přesvědčování lidí, že se stávají šílenými nebo že se staly věci, které se ve skutečnosti nestaly, například invaze z vesmíru nebo komunistický převrat v zemi, nebo že jejich těla byla nějakým způsobem přeměněna. CIA údajně považovala za důležité zjistit, jak by na takové věci mohli reagovat běžní občané, kdyby se staly. Díky droze byly scénáře někdy uvěřitelnější. Účinky těchto experimentů byly pro pokusné osoby často škodlivé, a to i po letech, kvůli intenzivní úzkosti nebo strachu, který vyvolá, když si někdo nevědomky vezme drogu, jako je LSD.
LSD se poprvé stalo populárním v 60. letech 20. století. Profesor psychologie z Harvardu Timothy Leary tehdy začal lidi vybízet, aby drogu vyzkoušeli. Vysokoškolští studenti se ochotně účastnili experimentů s LSD. Tyto experimenty prováděli psychologové a další odborníci. Leary a dva z lidí, s nimiž spolupracoval, Richard Alpert a Ralph Metzner, se domnívali, že transformující účinky drogy by mohly být jakýmsi "znovuzrozením" uživatelů, podobně jako jim to nabízí mnohá náboženství. Napsali knihu The Psychedelic Experience (Psychedelická zkušenost), která vycházela z Tibetské knihy mrtvých. Leary se nakonec stal známým v hnutí hippies 60. let díky svému sloganu o LSD: "Turn on, tune in, drop out" (Zapnout, naladit se, vysadit). Hippies byli kontrakulturním hnutím. Užíváním LSD se proslavila řada slavných rockových kapel, včetně Beatles a Grateful Dead, a z této módy se dokonce zrodil nový typ rockové hudby, nazývaný "acid rock".
LSD se rychle stalo oblíbenou drogou i mimo lékařskou profesi. Mnoho lidí začalo LSD příležitostně užívat nebo rozdávat. "Acidové večírky" a "acidové testy" se staly společenskou módou. Droga se někdy podstrkovala osobám nevědomky, často prostřednictvím "okořeněného" punče nebo nápojů. Vznikly určité problémy, protože někteří příležitostní uživatelé začali pociťovat vedlejší účinky, jako jsou "flashbacky" a psychotické příznaky, i když obojí je vzácné. Někdy se objevily známky deprese a nestability. Vzhledem k rozšíření užívání LSD mimo lékařskou komunitu vláda Spojených států v roce 1967 LSD zakázala (jeho výroba, držení a užívání se stalo protizákonným). Ostatní země ji brzy následovaly.
