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根据前铁人冠军、三项全能运动史学家和作者：斯科特·廷利（英语：Scott Tinley）的考证，关于铁人三项运动的起源，法国在20年代至30年代间所举行的一场比赛称为“三项运动”（Les trois sports）、“灵动者竞赛”（La Course des Débrouillards）和“多面手竞赛”（La course des Touche à Tout）。现在，这场比赛每年在法国茹安维尔勒蓬举行。在1920年法国报纸“L´Auto”报导一场被称为“Les trois sports”的比赛，比赛包括有3公里跑步、12公里腳車和横越马恩河。三个项目一气呵成没有任何休息。在1927年法国报纸报导在马赛的一场比赛。有一篇"Les trois sports"（三项运动）的文章，报导于1934年在拉罗谢尔的一场比赛，由三个项目所组成：

穿过一条海峡（约200米）。

在拉罗谢尔港和拉勒公园（parc Laleu）周边的腳車竞争（10公里）。

在安德烈·巴尔博体育场（stadium André-Barbeau）的长跑（1200米）。

从30年代起，很少人听说过三项全能运动，直到1974年位于南加利福尼亚州圣地亚哥的米申湾（英语：Mission Bay），在那里开始有一群由朋友组成的团体一同训练。这次事件被完整地记录下来。这些人大部分是跑者、游泳选手和腳車选手，在长期的训练季之前投入非正式的比赛。由杰克·约翰斯通（英语：Jack Johnstone））和唐·沙纳汉（Don Shanahan）指导及规划，首次的米申湾三项全能运动在1974年9月25日举行且有46名运动员参加。当现代三项全能运动开始时，这个日期被庆祝。

1978年，第一个现代长途三项全能运动在夏威夷举行，称为铁人三项全能运动（Hawaiian Iron Man Triathlon），项目有2.4哩（3.86公里）游泳、112哩（180.2公里）腳車及26.2哩（42.2公里）马拉松，这个主意在1977年的瓦胡拉力赛（Oahu Perimeter Relay）（五人小组比赛）颁奖典礼期间出现。参加者多是中太平洋跑者与怀基基游泳俱乐部（Waikiki Swim Club）的跑者与泳者，这些成员早已就那些运动员更为适合有过长期的讨论。在这一次，美国海军指挥官约翰·科林斯（John Collins）指出在运动杂志里的一篇新近文章说明，埃迪·默克斯，伟大的比利时腳車车手，打破了其他运动员所测量的"肺活量"记录，或许腳車车手比其他人更适合加入这项运动。科林斯指挥官和他的妻子，朱蒂，已经参加在1974和1975年在加利福尼亚的Mission Bay由圣地亚哥跑道俱乐部举行的三项全能运动，及于1975年在科罗纳多的和乐观者运动宗教节日的三项全能运动会。出席的许多其它军方运动员也熟悉这个在圣地亚哥进行的比赛，因此他们理解科林斯指挥官的建议，结合已经在岛上存在的三场长途比赛：怀基基游泳赛（Waikiki Roughwater Swim）（2.4哩/3.862公里）、欧胡腳車环岛赛（the Around-Oahu Bike Race）（115哩；最初是一个两天的运动项目）和檀香山马拉松（Honolulu Marathon）（26.219哩/42.195公里）。在此值得注意的是，当初没人注意到腳車赛得比两天，而不是一天；科林斯指挥官经过计算后，减去三哩的腳車赛程并以逆时针式环岛，这样车手能在怀基基游泳赛的终点出发并且在阿洛哈塔，即檀香山马拉松的起点结束。在比赛之前，每名运动员收到3张纸（列举一些规章和课程描述）。在最后一页上手写的是这次劝告：游2.4哩！骑车112哩！跑26.2哩！在你有生之年自夸！科林斯对一个臭名昭彰的本地跑者点头，并说："无论谁首先完成，我们将叫他为铁人。"十五人在1978年2月18日的清晨出发，十二人完成比赛，世界第一个IRONMAN，戈登·哈勒（Gordon Haller），在11个小时，46分钟和58秒内完成。

今天，许多不同距离的三项全能运动运动项目在全世界举行。标准1.5/40/10的“奥林匹克距离”，是由长时间三项全能运动比赛的指导者吉姆·柯尔（Jim Curl）于80年代中期所创造的，之后在1982年和1997年之间，他和合伙人，卡尔·托马斯（Carl Thomas）成功地摧生美国三项全能运动系列。USTS在将三项全能运动推广给大众方面，比任何其他组织更为努力。夏威夷铁人三项全能运动现下作为Ironman世界对抗赛，但举办比赛的世界三项全能运动协会（The World Triathlon Corporation），也让在世界其他地方举行的三项全能运动被称为铁人。其他由非世界三项全能运动协会的组织所举办的赛事不能以官方名称“铁人”称之。这样的三项全能运动可能被描述成"铁距离"或者“半铁”，但是"Ironman"的品牌是世界三项全能运动协会的资产。

国际铁人三项联盟（The International Triathlon Union, ITU）创建于1989年，为国际赛事的管理机构，一直努力于将铁人三项加入奥运比赛项目。国际铁人三项联盟从未正式地批准使用铁人三项全能运动这个名称。

一些人认为夏威夷铁人赛应被国际铁人三项联盟正式的认证为世界对抗赛。不过国际铁人三项联盟对长距离三项全能运动表达了少许的兴趣，而将焦点放在将较短程的赛事加入奥运会。

三项全能在2000年的悉尼奥运首次成为奥运比赛正式项目（1500米游泳、40公里腳車、10公里跑步）。2016年夏季残疾人奥林匹克运动会首次成为残奥会项目提供不同障碍人士参与。

从它被建立起，现在的三项全能运动已经显著成长，每年在全世界有成千上万名竞赛者竞逐于数千场比赛中。

这项运动的历史记载于斯科特·廷利的书《三项全能运动：个人历史》（Triathlon: A Personal History）中。