Năm 2001, các nhà thiết kế của Nike đã chứng kiến những vận động viên của Đại học Stanford hạ nhiệt khi đi chân trần trên sân cỏ trong khuôn viên đường đua của trường (huấn luyện viên của họ cho rằng điều này đã cải thiện sức khỏe bàn chân). Nó khơi gợi sự tò mò của họ, vì vậy họ đào sâu nghiên cứu về nó. Những gì họ học được sau khi nghiên cứu chân trần với chuyển động trên cỏ trong suốt hơn một năm thật đáng ngạc nhiên: Ngay lập tức, bàn chân có thể di chuyển tự nhiên hơn và theo thời gian, người chạy bộ gặt hái được những lợi ích như: chân linh hoạt hơn, cân bằng tốt hơn và sức mạnh được cải thiện.
Trong nỗ lực tái tạo lại bàn chân trần càng giống càng tốt, lần đầu tiên họ đã tạo ra một siêu phẩm có vỏ silicon được dán vào một tấm lưới mỏng, nhẹ (trông giống như một đôi giày múa ba lê hơn là một đôi giày thể thao). Các nhà thiết kế nghĩ rằng, những huấn luyện viên ở Stanford sẽ sử dụng nó như một phương tiện để bảo vệ đôi chân của các vận động viên của họ nếu giẫm phải một cây gậy, hoặc người làm vườn bỏ sót một viên sỏi hay thứ gì đó, trong khi vẫn để bàn chân di chuyển tự nhiên.
Mặc dù ban đầu đây không phải là một ý tưởng mang tính thương mại, nhưng một số thành viên của Nike đã nhìn thấy cơ hội và tiềm năng tuyệt vời trong đó. Các nhà thiết kế đã phát triển nguyên mẫu đầu tiên đó thành một đôi giày khuyến khích sải chân chạy tự nhiên có thể áp dụng cho nhiều vận động viên chạy hơn - và quá trình thiết kế sẽ là một nỗ lực lặp đi lặp lại được dẫn dắt bởi những kỹ thuật - khoa học mới nhất. Mục tiêu luôn là tìm ra cách tốt nhất cho phép bàn chân di chuyển theo cách mà nó muốn.
Thiết kế ban đầu được lấy cảm hứng từ một loại đồ chơi hình rắn bằng gỗ được cắt lát, cho phép con rắn trượt qua những rãnh đó. Các thiết kế được tạo ra bằng những đường cắt hoàn hảo (được gọi là siping) phần đế ngoài của giày để khi di chuyển và uốn cong sẽ mang lại cảm giác năng động hơn (Và Nike đã làm được). Các nhà thiết kế cũng mày mò các khối foam và tìm kiếm vật liệu của phần upper.
Những đôi giày Nike Free đầu tiên (giày chạy bộ dành cho nam và nữ, giày tập nam và nữ, tất cả đều là mẫu 5.0) được phát hành vào mùa thu năm 2004.
Vào năm 2014, theo một nghiên cứu mới cho thấy rằng khi một bàn chân chuyển động, mô hình áp lực di chuyển giống như một đường cong S thông qua đòn đánh của bàn chân (và không có hai đường cong nào giống nhau), các nhà thiết kế đã cải tiến đáng kể thiết kế phần đế ngoài của siêu phẩm này. Sau khi thử nghiệm hàng trăm mẫu, từ ngôi sao đến hình tròn, dấu chấm, đường chéo,... họ quyết định chọn mẫu gồm nhiều đường cắt hình lục giác khác nhau vì nó cho phép chân linh hoạt hơn ở các góc trống và điều chỉnh tốt hơn cử động xoắn và xoay diễn ra trong quá trình chạy.
Để hiểu rõ hơn, trong nghiên cứu của NSRL, cho thấy rằng khi bàn chân chịu tải, nó sẽ mở rộng và co lại trên hai mặt phẳng: theo chiều dọc (từ gót chân đến ngón chân) và chiều ngang (qua vòm chân). Cho đến lúc đó, đường siping của đôi Nike Free mới chỉ xử lý phần uốn cong từ gót chân đến ngón chân. Tự hỏi liệu có cách nào thông minh hơn để thiết kế các vết sniping hay không, các nhà thiết kế bắt đầu thử nghiệm với auxetics, đó là những cấu trúc khi được kéo căng sẽ giãn ra vuông góc với phần kéo dài (về cơ bản, chúng kéo dài theo hai hướng).
Các nhà thiết kế đã thử với các mẫu auxetic khác nhau trước khi chốt hạ hình dạng ba ngôi sao, giống như mẫu đế ngoài hình lục giác mà Free đã được thiết lập, bởi vì họ có thể điều chỉnh nó ở một mức độ nào đó. Phần đế giữa bằng chất liệu vải bố, bắt chước cách cơ thể và bàn chân phản ứng với lực. Nó hấp thụ chấn động trong khi tính đến sự mở rộng hai mặt phẳng về kích thước bàn chân (xấp xỉ một kích thước chiều dài và hai kích thước chiều rộng) xảy ra trong suốt cú đánh chân của vận động viên. Tính linh hoạt của đế ngoài đa hướng mô phỏng chặt chẽ hình dạng thay đổi này, cho dù một vận động viên đang di chuyển tuyến tính khi chạy hay đa hướng trong tập luyện. Sự linh hoạt kiểm soát được khả năng đặt bàn chân hơn cả cái cách mà một đôi giày có thể làm được. Mấu chốt ở đây là: Giải pháp tốt đơn giản không cần thay đổi vật liệu hay máy móc mới - chỉ cần một tư duy mới.
