1868年，法國天文學家詹森和英國天文學家洛克耶同時從太陽光譜中發現第一個稀有氣體氦。27年後即1895年，英國化學家拉姆賽在地球上發現了它。拉姆賽在1894—1898年先後發現氬、氪、氖、氙，1908年發現最後一個稀有氣體氡。
1896年，拉姆賽首先將當時發現的氦和氬排進元素周期表中，放置在鹵素與堿金屬之間。
1906年，建立化學元素周期係的化學家門捷列夫生前最後一次修訂元素周期表，把當時已發現的稀有氣體排進元素周期表中，列為零族，表明它們的化合價為0，也就是沒有化合價，因為它們不與其他元素結合成化合物，它們是“懶惰”的一族。由此它們被稱為惰性氣體。事實上拉姆賽在發現氬後給它的命名就表示懶惰。
可是，早在1902年7月24日意大利卡裏亞裏大學化學教授奧多（1865—1954）寫給拉姆賽的信中寫道：“門捷列夫元素分類中元素的化合價不僅按橫的方向遞變，也按豎的方向變化。”他認為放置在鹵素與堿金屬之間的惰性氣體可能與其他元素結合成化合物，因為碘與鹵素形成ICl_3和IF_5，能與堿金屬形成Kl_3和CsI_3，表明在斜線下的元素具有變價，Kr和Xe可能出現化合物。
1902年8月4日拉姆賽在給奧多的複信中寫道：“長時間以來我認為氪和氙可能比其他惰性氣體更易與其他元素化合，但如何實現，我隻得到3—4立方厘米的氪氣，希望在下半年進行一些實驗。”又說：“這些氣體，特別是氦，看來在高溫下能夠化合，不過這些化合物如果形成，也可能在較低溫度下分解。這是無機化合物中完全未知的問題。”
1925年，英國《皇家學會學報》刊出盧瑟福實驗室研究人員波摩的文章，聲稱製得氖與鎢、汞、碘、磷以及硫的化合物，但不是確定性的。
1932年，德國《自然》雜誌刊出安特勞波夫等人的文章，報道成功獲得氪的氯化物。但是另一些人重複他們的實驗時失敗。一年後他們在同一雜誌上刊登文章，承認他們的失敗。
1933年，美國《化學會雜誌》刊出約斯特和卡耶的文章，指出氖和氟在放電中不發生任何反應，光化學作用也無效果。
不過，就在1933年，美國化學家、1954年諾貝爾化學獎獲得者鮑林根據離子半徑，預言一些氪和氙的化合物KrF_6、XeF_6、H_4XeO_6等應是存在的。
一直到20世紀60年代，美籍英國化學家巴特利特和勞曼在加拿大不列顛哥倫比亞大學任教期間發現到六氟化鉑（PtF_6）蒸氣與氧氣反應，生成固體化合物O_2PtF_6。這是一個不尋常的發現，氧氣轉變成陽離子。不久巴特利特認為氙氣（Xe）按同樣情況也可以與PtF_6反應，因為氙的第一電離能為12.13電子伏特，比氧分子的第一電離能12.2電子伏特低。
電離能是指元素氣態原子失去電子成為陽離子所需要的能量，失去第一個電子所需要的能量稱為第一電離能，依此類推。電離能的大小不僅可以衡量元素氣態原子失去電子能力的強弱，也可以表明元素通常易呈現的價態。現在氙的第一電離能比氧的第一電離能低，說明氙也能夠甚至是較易與PtF_6反應。
巴特利特將氙氣通入裝有紅色PtF_6蒸氣的燒瓶中時，反應發生，橙黃色的煙充滿燒瓶，固體物質沉積在燒瓶內壁。經分析確定固體是XePtF_6。第一個惰性氣體化合物誕生了。
1962年6月《英國化學》發表1962年5月4日收到的巴特利特的報告。短短數百字，除說明他的實驗結果外，還指出它是一個穩定化合物，不溶於四氯化碳，在室溫下幾乎不揮發，在真空中加熱時升華，升華物遇水蒸氣迅速水解，放出氙氣和氧氣。