Le béton de ciment est apparu en architecture grâce aux bétons moulés et aux pierres factices, imitation des pierres de taille coulées en béton ; souvent du béton de ciment prompt naturel.
La pratique du moulage débuta au début du XIXe siècle dans les régions où l'on connaissait déjà le banchage du pisé et grâce à la rapidité de prise du ciment prompt naturel (dit aussi ciment romain). François Cointeraux faisait déjà des moulages à Lyon et Grenoble à la fin du XVIIIe siècle. François Lebrun en fit dans la région de Montauban vers 1830. Il bâtit notamment le petit pont de Grésol en 1835. François Coignet fut un des plus importants promoteur du béton moulé. Industriel lyonnais, il bâtit son usine de Saint-Denis (Paris) en 1855 en béton-pisé qu'il breveta et ne cessa plus d'en faire la promotion ; sans réellement y parvenir du fait qu'il s'opposait aux grands bâtisseurs parisiens.
La pierre factice eut un succès dans le nord de la France dans les années 1830 grâces aux ciments prompts de Vassy (Yonne) et de Pouilly-en-Auxois et surtout un véritable succès dans les Alpes, région de Grenoble, et le sud de la France grâce aux ciments prompts naturels de Grenoble à partir des années 1840 (Ciment de la Porte de France par Dumolard et Viallet, Ciment d'Uriol par Berthelot et Ciment de la Pérelle par la société Vicat ; aujourd'hui, seuls La Porte de France et la Pérelle, propriétés de Vicat, produisent du ciment prompt naturel en Europe) . On moulait tout, canalisation d'égouts, vases, statues, ballustrades, pierres d'angles, de claveaux, corniches, modillons, etc. Cette pratique s'est répandue ensuite dans de nombreuses grandes villes d'Europe : Madrid, Vienne, Budapest, Bratislava, Cracovie ainsi qu'en Afrique du Nord, Alger et Tunis. Les villes du nord de l'Italie on aussi utilisé le ciment moulé, grâce au prompt importé de Grenoble puis avec leurs ciments. Milan, Turin et Gênes sont très connues pour cela (Galeria Vittorio-Emmanuelle II de Milan). Mais il s'agit-là de technique héritée des stuccatori, ciment moulé en décoration sur la structure souvent de brique, non de pierres factices faisant partie intégrante de la structure comme en France.
L'église Sainte Marguerite au Vésinet réalisée en 1864 par l'architecte L.A. Boileau suivant le procédé Coignet de construction de béton aggloméré imitant la pierre, passe pour être le premier bâtiment non industriel réalisé en béton en France. Il y en a eu de bien antérieurs, notamment la maison de Coignet à Saint-Denis. Mais cette église fut très critiquée lors de sa réalisation en raison de sa morphologie mais aussi du procédé Coignet qui a provoqué très rapidement des marbrures noires sur les murs (en raison de présence de mâchefer dans le béton). Boileau lui-même n'appréciait pas le béton et fit beaucoup pour dévaloriser le matériau. En Isère, dans les alentours de Grenoble, on bâtissait de nombreuses maisons et surtout des églises avec des éléments architectoniques de ciment moulé comme l'église de Cessieu qui date de 1850, celle de Champier de 1853 ou encore l'église Saint-Bruno de Voiron (1857-1871). Saint-Bruno de Grenoble (1869-1875) est entièrement en pierres factices de ciment prompt moulé.
La circulaire du 20 octobre 1906 pose les premiers fondements techniques du béton armé, admis à figurer parmi les matériaux de construction classiques. De son côté, Charles Rabut, faisant ses premiers travaux théoriques sur le béton armé à l'École des Ponts et Chaussées, l'avait intégré à son programme dès 1897, alors qu'il n'existait encore aucun manuel traitant du sujet. Il fait ainsi découvrir cette technique à de jeunes ingénieurs, dont Eugène Freyssinet, le père du béton précontraint. Son brevet est déposé en 1929. Le chantier de sauvetage de la gare maritime du Havre en 1933 constitue un formidable tremplin pour cette découverte. Mais, c'est seulement après la Seconde Guerre mondiale que la précontrainte commence à se développer. On doit aussi à Eugène Freyssinet l'idée de la vibration du béton.
Dès 1909, Le Corbusier apprend la technique du béton armé en travaillant en tant que dessinateur chez l'architecte Auguste Perret à Paris. En 1910, on le voit employé chez Peter Behrens où il rencontre Ludwig Mies Van Der Rohe et Walter Gropius.
À partir des années 1930, Pier Luigi Nervi conçoit des ouvrages en exploitant un procédé constructif de son cru fondé sur l'utilisation du ferro-ciment, reprise perfectionnée du système Monnier. Le principe : des doubles rangées d'arcs se coupent à angle droit (nervures). L'allègement de structure ainsi obtenu permet de développer des portées considérables. Tout comme Freyssinet, Albert Caquot a été sensibilisé au béton armé. Il construisit avant 1914 le premier pont en bow-string (arc à tirants) à Aulnoye et lance surtout le premier pont à haubans à Pierrelatte en 1952.