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20世纪初，绒绣自欧洲传入中国。上海是欧洲商人开设洋行的重要据点之一，于是便与绒绣结下了不解之缘。发展至今百年，上海绒绣成为一种融汇中华民族刺绣艺术而成的、地域特色鲜明的工艺美术品种，是海派文化中的一朵奇葩，被誉为“东方的油画”。
据史料记载，最早类似绒绣针法绣出的图案出现在14世纪的德国，到了16世纪，随着欧洲纺织技术的进步，这样的图案被运用到了壁挂、桌毯和床罩上。17世纪后，织锦壁毯在欧洲盛况空前，直至织锦的复杂工艺阻碍了它的普及。取而代之的是与织锦外观效果和功能几乎相同的绒绣，简便的工艺为它开辟了一片市场。英国一度是欧洲绒绣的中心，历代皇家贵妇人，如玛丽一世、伊丽莎白女王都会绒绣，普通的家庭和修道院中，绒绣工艺品也随处可见。
早在1840年，上海的徐家汇教堂中就已经可以寻到传播绒绣技艺的踪迹，这也是上海作为中国绒绣源头的一个佐证。上世纪初，英美商人在上海也开设谦礼洋行、谦泰洋行等企业，组织浦东地区川沙、东昌、高桥一代妇女生产绒绣产品。时任谦礼洋行买办的浦东陆家嘴杨家宅人杨鸿奎开办了6家绣花厂，包揽了全部绒绣订单，形成了上海绒绣早期的生产基地。1954年，上海绒绣业先后在浦东东昌和高桥地区成立红星刺绣供销生产合作社和高桥刺绣供销生产合作社，绒绣工艺在上海正式步入企业化发展的新阶段。
早期的绒绣工艺社技艺单薄，用色简单，产品集中于鞋面花、粉盒面、手提包、靠垫等日用品的半成品。值得一提的是，绒绣技艺的革新得益于三位女性。
1943年，上海第一代绒绣艺人刘佩珍首先运用绒绣的拼色工艺，解决了色彩过渡中的难点，创作出具有重要意义的第一幅人物肖像《高尔基》，开了中国绒绣艺术品之先河。美术专业出身的高婉玉，在1952年进行绒绣作品《斯大林像》绣制时，首次用自行染色、配色和劈线、拼线、加色等技艺，解决了绣制人物肖像时色彩转折过渡的难题。她还用九宫格在麻布上按比例直接打格放大绣制，创造和丰富了上海绒绣的制作工艺。这是绒绣技法的一个飞跃，一直沿用至今。同时代的张梅君，最大的贡献是创造了不见针迹的双面绒绣和粗细麻布镶嵌绣的新工艺。
绒绣的工艺流程复杂，主要包括设计选稿、缩放、染色、上绷、绣制、质检等。
“设计选稿”要求确定未来绒绣作品的内容和尺度规格；“读图”要求参与绣制者认真分析和理解原稿境界；“缩放”是按比列将画稿放大或缩小以适合绣制；“分色、配料”是由专门人员从储备线里挑选出配线。
“染色”工艺主要用于艺术品绣制。染色需准备搪瓷盆、玻璃棒、脱水机、竹竿等工具，然后根据图稿及所绣作品的规格大小，分析色系、色阶，估算各种色线的线量，做到“量、色对应”。染色工艺中色彩的准确程度与染料的成分比例、添加投入有关。线色浓淡与高温下置放的时间长短、投入染料与水的比例有关。小规模染色一般凭借经验积累目测，大规模染色需借助小样测试后确定颜色配方比例。
染色完成后专门人员将色线按色系由深至浅“排线”，保证不缺色。然后裁剪麻布，按照画幅规格“拼接麻布”；依次在图纸和底布上打九宫格；待底布“上绷”，在绷架上绷挺，就可以“勾图”、“翻样”了。
绣制结束后的“质检、验收”工作同样重要，绣制者要将作品与原稿进行反复对照，作必要的“调整、修补”，经过“整烫、缝合、整理、配框”，才能打包出厂，安装上墙。大型绒绣作品还需要建筑装饰工作人员配合收边。
随着与中国传统手工艺的结合和一代代绣师的改革创新，上海绒绣逐渐形成了自己独特的风格，在形、神、色、光、工等诸方面都达到了较高艺术水平。2011年5月23日，上海绒绣经国务院批准列入第三批国家级非物质文化遗产名录。