在tRNA被發現以前，佛朗西斯·克里克就假設有種可以將RNA訊息轉換成蛋白質訊息的適配分子存在。
1960年代早期，亞歷山大·里奇、唐納德·卡斯帕爾等生物學家開始研究tRNA的結構，1965年，羅伯特·W·霍利首次分離了tRNA，并闡明了其序列與大致的結構，他因此貢獻而獲得1968年的諾貝爾生理學或醫學獎。
tRNA最早由羅伯特·M·博克（Robert M. Bock）成功結晶，之后陸續有人提出tRNA苜蓿葉狀的二級結構，此結構于1973年由金成鎬與亞歷山大·里奇的X射線衍射分析證實。另一個由阿龍·克盧格領導英國團隊，在同一年發布同樣的射線晶體學的發現。