现有的研究证据表明玉米的驯化历史已有8000年以上，但其祖先种至今仍不十分清楚，其主要原因是它与任何近缘种或亚种在形态学上都有显著差异。关于玉米的起源，近百年来科学家们曾经提出过有稃玉米理论、大刍草理论、共同祖先理论、三成分理论、野生玉米与大刍草杂交理论、异源多倍体理论等等假说。分子生物学技术和基因组学方法在近年来的发展和应用，使玉米起源于小颖大刍草的观点得到了广泛的认同。
早在1939年，Beadle 就提出栽培玉米起源于小颖大刍草或一年生大刍草。根据分子和同工酶水平的研究结果，Doebley认为玉米是在7000至1万年前由小颖大刍草进化而来的。Hilton等对来自玉米、小颖大刍草、繁茂大刍草和一种摩擦禾T.dactyloides的glb1位点（编码一种种子储藏蛋白）的DNA序列进行分析，发现在小颖大刍草中的序列多样性最大，玉米仅是其60%，繁茂大刍草仅是其32%。加上adh1序列的数据，推测小颖大刍草和繁茂大刍草大约在70万年前从一个共同的祖先产生了分化；玉米的驯化则可能来自非常少的突变个体，并且在形态学上进化非常快。Wang等根据tb1基因的研究结果更明确地提出，玉米起源于墨西哥西南部的Balsas大刍草（也属小颖大刍草亚种）。尽管玉米起源于小颖大刍草的观点现已得到大多数人的认同，但还有学者存有疑问，例如Takahashi等用基因组原位杂交技术（GISH）来验证不同的祖先种假说，从10个玉米野生近缘材料中提取DNA作为探针，分别与玉米的染色体杂交，发现杂交模式都相似，因而认为现在还难以确认玉米的祖先种。由此可见，在这方面还有继续深入研究的必要。
关于玉米的起源地，人们公认起源于美洲大陆。然而，玉米的起源中心具体在美洲的什么地方则有着不同的意见。Watson和Babhjiob根据在墨西哥考古发现的大刍草的花粉化石以及众多的玉米植株和果穗遗体认为，玉米的起源地在中美洲的墨西哥、危地马拉和洪都拉斯。Darwin和Candolle基于考古学家在史前古墓中发掘出很多玉米化石标本，以及众多与玉米有关的文物，推断玉米的起源地在南美洲的秘鲁和智利海岸的半荒漠地带。Weatherwax和Mangelsdorf基于玉米野生近缘种分布的丰富度则认为玉米有两个起源地，即玉米初生起源中心在南美洲的亚马孙河流域，而中美洲墨西哥和秘鲁是第二起源中心。另外还有多个起源中心的说法（Bykacob）。随着科学技术的发展和考古研究新的发现，玉米最早被驯化的区域圈定为从美国的南部、经墨西哥直至秘鲁和智利海岸的狭长地带已被多数人认可。