Звание подполковника в России впервые появилось в конце 15-го столетия. В стрелецких полках  подполковники как правило исполняли все административные функции за стрелецкого голову, назначавшегося из числа дворян или бояр. В XVII веке и начале XVIII-го звание и должность именовалось как полуполковник вследствие того, что подполковник обычно кроме прочих своих обязанностей командовал второй «половиной» полка — задними рядами в построении и резервом (до введения батальонного построения регулярных солдатских полков), ему подчинялись два квартермистра (не путать с квартирмейстерами).

По Воинскому Уставу 1716 года чин полполковника присваивался командирам батальонов. Подполковник был первым после полковника в полку начальником, замещавшим его при его отсутствии. На подполковника возлагалось обучение вверенной ему части и надзор за всеми чинами. Оклад русского подполковника составлял 150 рублей в год. подполковникам из иноземцев платили по 360 р. Лишь в 1731 году эта разница была ликвидирована и все подполковники стали получать по 360 рублей годового жалования.

Знаком различия подполковника первоначально служил офицерский горжет с золотым полем, золотым орлом и серебряным ободком. С 1827 года чин подполковника стал обозначаться тремя звёздочками на штаб-офицерских эполетах с бахромой. Звёздочки были расположены треугольником. С 1856 года подполковники получили погоны с двумя просветами, на которых также было по три звёздочки. надо сказать, что в те времена размер звёздочек у всех офицеров и даже у генералов был одинаковым. 

С момента введения Табели о рангах и до ее отмены в 1917 году чин подполковника относился к VII классу Табели и до 1856 года давало право на потомственное дворянство, затем – только личное.Подполковники, произведенные в полковники в поощрение при отставке, с этого времени также потомственного дворянства не приобретали. В 1884 году после упразднения звания майора в русской армии все майоры (за исключением уволенных в отставку без пожалования следующим чином либо запятнавших себя неблаговидными проступками) производятся в подполковники.

После этого чин подполковникастал располагаться между чином капитана и чином полковника. Чтобы быть произведённым в подполковники из капитанов, нужно было к 1 января года производства не более 53 лет от роду, состоять в офицерских чинах не менее 12 лет, четыре года прослужить в чине капитана и прокомандовать ротой не менее трёх лет. Кроме того, для тех, кто не заканчивал академии, следовало пройти курс стрелковой школы.
В чинах Русского Императорского Флота  чину подполковника соответствовал чин капитана 2-го ранга, в казачьих войсках — чин войскового старшины, а в гражданской службе — чин надворного советника.

В советской армии звание подполковника длительное время просто отсутствовало. Оно появилось только в 1924 году в виде штатной категории К8 — «помощник командира полка и ему равные», которая в 1935 году с введением  персональных званий была ликвидирована (её носители были переаттестованы частично в полковники, но в основном в майоры и равные ему звания). Само звание вновь появилось только 26 июля 1940 года, в качестве знаков различия были присвоены бывшие «полковничьи» (по три «шпалы» на петлицах). Следует учитывать, что в 1940-1942 годах это звание присваивалось только лицам командного состава, для начальствующего состава существовали свои специфические звания в зависимости от службы и рода войск. Так, например, звания военврач 2-го ранга, военинженер 2-го ранга, военюрист 2-го ранга и интендант 2-го ранга с 1935 года соответствовало званию майора, а звание военврач 1-го ранга, военинженер 1-го ранга, военюрист 1-го ранга и интендант 1-го ранга  – званию полковника. Когда же было введено звание подполковника, то соответствующее ему военно-медицинское звание, равно как и военно-инженерное, интендантское и военно-юридическое, вводить не стали и в линейке званий образовался пробел. Ограничились лишь введением звания старшего батальонного комиссара для военно-политического состава.

В РККА звание подполковника было введено 1 сентября 1939 года с принятием нового Закона о всеобщей воинской обязанности. Между тем, о введении знаков различия для подполковников существует приказ № 226, подписанный тогдашним наркомом обороны маршалом Тимошенко. Датирован этот приказ 26 июля 1940 года.

В январе 1943 года, когда в Красной Армии были введены погоны, подполковник получил погон с двумя звёздочками и двумя просветами. Этот погон был похож на погон майора. существовавший до 1884 года с той лишь разницей, что звёздочки теперь укрупнились и приобрели 20-миллиметровый диаметр вместо 12,7-миллиметрового (у младших офицеров звёздочки остались мелкими). С тех пор знаки различия подполковника существенно не менялись, правда, с введением в последние советские годы формы-афганкина погонах этой формы исчезли просветы, и отличить подполковника от лейтенанта стало возможно лишь по размеру звёздочек. Похожее положение существует и в российской армии, где на полевых погонах просветы также отсутствуют.