Formé en 1992 sur la côte ouest des États-Unis, le groupe Machine Head se compose à l'origine de Robb Flynn (guitare et chant), Adam Duce (basse), Logan Mader (guitare) et Tony Costanza (batterie), vite remplacé par Chris Kontos. Le quatuor de metal répète sans relâche et enregistre une maquette qui le conduit à la signature d'un contrat avec Roadrunner Records. Le premier album, Burn My Eyes (paru en août 1994), se signale par un heavy metal agressif et thrash. Il est suivi d'une tournée en première partie de Slayer, puis en tête d'affiche européenne, notamment au festival Monsters of Rock de Castle Donnington, où Chris Kontos quitte la formation.
De retour en studio avec le batteur Dave McClain, Machine Head poursuit son ascension avec l'album More Thnigs Change (1997). Le suivant, The Burning Red (août 1999), s'oriente vers un metal teinté de rap, avec un grand succès confirmé par le hit « From This Day », premier single du groupe. Sorti en octobre 2001, l'album Supercharger marque un tournant. Après les attentats du World Trade Center, le clip de « Crashing Around You » est censuré. Machine Head enchaîne sur un album enregistré en public, Hellalive (2003).
Au printemps 2004 sort Through the Ashes of Empire avec un nouveau guitariste, Phil Demmel. C'est un retour aux sources pour Machine Head qui se voit gratifier de critiques élogieuses et joue en ouverture du Wacken Open Air Festival en Allemagne. En 2005 sort le DVD Elegies, récit d'un concert à la Brixton Academy de Londres assorti d'un documentaire. Comme pour l'album précédent, Robb Flynn est aux commandes de la production de The Blackening, paru en mars 2007. Très bien accueilli, il donne lieu à plusieurs tournées avec Metallica, Trivium ou Slipknot. Machine Head se produit le 6 février 2010 au Zénith de Paris. Sans ralentir la cadence, Machine Head revient en 2011 avec un septième album alternant le thrash metal et le metal groove, Unto the Locust.
En 2013, Machine Head subit une crise avec le départ d'Adam Duce, qui traîne ensuite le groupe devant les tribunaux. Il est remplacé par Jared MacEachern en provenance de Sanctify. Désormais dernier membre fondateur du groupe présent dans la formation et plus que jamais son leader, Robb Flynn préside à la sortie de Bloodstone & Diamonds (novembre 2014), pour son nouveau label Nuclear Blast. La même équipe élabore son successeur, Catharsis (janvier 2018), produit par Rob Flynn en collaboration avec Zack Ohren.
