V roce 1918, při experimentech v elektrotechnické laboratoři v Eiffelově věži, se fyzik a elektronik Joseph Armand Givelet náhodně dotkl rukou obvodů zesilovače, čímž způsobil vznik oscilací a zjistil, že jejich frekvenci může ovládat změnou kapacity. Do obvodu připojil proměnný kondenzátor se stupnicí a jeho otáčením dokázal zahrát jednoduché melodie. Po několika letech postavil monofonní nástroj s elektronkovým oscilátorem a klaviaturou s 28 klávesami, který nazval clavier char1 lampes a kterému se říkalo také clavier muet, piano radioélectrique nebo piano Givelet. Nástroj představil 9. června 1927. V následujícím roce začal Givelet spolupracovat se stavitelem varhan Édouardem Éloi Coupleuxem a společně již v následujícím roce zkonstruovali automaticky řízený syntezátor. 17. května 1930 založili firmu La Musique Électrosynthétique a v první polovině 30. let vytvořili několik verzí elektronických varhan nazývaných L’orgue des ondes nebo varhany Coupleux-Givelet.
Plně polyfonní elektronické varhany kombinovaly aditivní a subtraktivní syntézu. Pro generování každého tónu a každého základního rejstříku sloužil samostatný elektronkový LC oscilátor. Vhodnou volbou zapojení a pracovních bodů elektronek mohly oscilátory produkovat signály s mnoha různými průběhy. Další zvukové barvy se získávaly mícháním signálů z několika oscilátorů. Výstupy oscilátorů byly sdruženy do skupin připojených k samostatným výstupním signálovým cestám, které obsahovaly filtry složené z LC článků, výkonové zesilovače a reproduktory. Počet elektronek v každém nástroji dosahoval mnoha stovek, jejich životnost byla poměrně krátká a frekvence oscilátorů nebyla dostatečně stabilní. Udržet varhany v použitelném stavu proto bylo velice náročné. Díky drobným odchylkám v ladění každého oscilátoru, vytvářejícím chorusový efekt, měly však nástroje neobyčejně „sytý“ tón.
V roce 1932 získala jeden z prvních nástrojů pařížská rozhlasová stanice Poste Parisien. Varhany měly tři manuály po 56 klávesách, pedál s 32 klávesami, 73 rejstříků a 13 reproduktorů. Osazeny byly 400 elektronkami. Coupleuxovy a Giveletovy varhany se v rozhlase používaly především pro nahrávání a vysílání populárních skladeb. V první polovině 30. let byly tyto nástroje nainstalovány do několika francouzských kostelů jako náhrada píšťalových varhan. Jejich cena však byla příliš vysoká a nástroje nebyly dostatečně spolehlivé. Coupleux s Giveletem postavili celkem jen asi devět exemplářů elektronických varhan a v roce 1934 nebo 1935 vývoj dalších nástrojů ukončili a rozešli se.
Vývoji elektronických varhan se ve 30. letech věnoval také Winston E. Kock, který na jejich počátku jako závěrečnou školní práci postavil varhany, v jejichž generátorech použil namísto drahých elektronek levnější neonové výbojky. Po ukončení studií odjel na studijní pobyt do ústavu Heinrich-Hertz-Institut für Schwingungsforschung do Berlína, kde u profesora akustiky Karla Willyho Wagnera pracoval na výzkumu oscilací v obvodech s výbojkami a kde se také seznámil s Wagnerovou koncepcí formantů. Zde ve spolupráci s Oskarem Vierlingem navrhl a realizoval zdokonalenou verzi elektronických varhan. Nástroj z roku 1934 měl dva manuály a pedálovou klaviaturu, pozdější verze nazvaná Grosstonorgel nebo také KdF Orgel (Kraft durch Freude) měla tři manuály a pedál. Pro generování potřebných tónů sloužily pravděpodobně oscilátory s výbojkami, spínací systém tvořily čtveřice klávesových kontaktů a zvukovou barvu vytvářely formantové filtry. Celkem měl nástroj 44 rejstříků. V roce 1935 začal Kock vyvíjet varhany pro americkou firmu Baldwin.
Zřejmě nejdelší historii mezi firmami vyrábějícími elektronické varhany má americká společnost Allen Organ Company sídlící ve městě Macungie v Pensylvánii. Její zakladatel Jerome Markowitz se rozhodl postavit elektronické varhany v době svých studií. V roce 1936 sestrojil první experimentální verzi nástroje, který nazval Oscillatone. V následujícím roce se Markowitzova rodina přestěhovala do Allentownu v Pensylvánii, kde v textilní továrně svého otce Jerome pokračoval v dalším zdokonalování nástroje. První zde postavené varhany byly podle města Allentownu nazvány Allen Organ No. 1. V roce 1945 založil Markowitz společnost Allen Organ Company, která již na počátku 50. let dosáhla výrazného obchodního úspěchu, a aby se odlišila od konkurenčních firem, specializovala se především na stavbu velkých nástrojů na zakázku podle požadavků zákazníků. V současnosti je společnost Allen největším výrobcem elektronických chrámových varhan na světě.
