ปี 2001 นักออกแบบของไนกี้สังเกตเห็นนักกรีฑาของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดวิ่งคูลดาวน์บนพื้นหญ้าด้วยเท้าเปล่า (ตามคำแนะนำของโค้ชที่เชื่อว่าการทำเช่นนี้ช่วยเสริมสุขภาพของเท้า) ด้วยความสงสัย ทีมงานของไนกี้จึงศึกษาทฤษฎีนี้ว่าถูกต้องตามหลักวิทยาศาสตร์หรือไม่ ซึ่งจากการศึกษาการเคลื่อนไหวของเท้าเปล่าบนพื้นหญ้าเป็นระยะเวลากว่า 1 ปีให้ผลสรุปที่น่าประหลาดใจว่าการเคลื่อนไหวของเท้าเปล่านั้นเป็นธรรมชาติมากกว่าเวลาใส่รองเท้าโดยเฉพาะตอนเท้าแตะพื้น นอกจากนี้การวิ่งด้วยเท้าเปล่ายังช่วยให้เท้ามีความยืดหยุ่นมากขึ้น มีความสมดุลมากขึ้นและเสริมความแข็งแกร่งของเท้าได้อีกด้วย

นักออกแบบของไนกี้เริ่มต้นออกแบบรองเท้าที่ให้ความรู้สึกขณะสวมใส่เหมือนวิ่งด้วยเท้าเปล่ามากที่สุดด้วยการสร้างต้นแบบรองเท้าวิ่งที่ดูเรียบง่ายและเหมือนรองเท้าแตะมากกว่าเพราะมีเพียงแผ่นยางยึดติดกับผ้าตาข่ายเท่านั้น นักออกแบบของไนกี้เชื่อว่ารองเท้าต้นแบบนี้น่าจะถูกใจโค้ชกรีฑาของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เพราะรองเท้าแบบนี้ให้ความรู้สึกเหมือนวิ่งด้วยเท้าเปล่าแต่ยังสามารถปกป้องเท้าจากเศษไม้หรือเศษหินที่แหลมคมได้

แต่เดิมไนกี้มิได้ตั้งใจผลิตรองเท้าวิ่งตระกูลฟรี (NIKE FREE FOOTWEAR) เพื่อจำหน่ายทั่วไปแต่พนักงานของไนกี้หลายท่านเห็นว่ารองเท้าตระกูลนี้น่าจะถูกใจผู้บริโภค นักออกแบบของไนกี้จึงต้องนำต้นแบบแรกมาพัฒนาเป็นรองเท้าวิ่งที่สามารถให้ความรู้สึกเหมือนวิ่งเท้าเปล่าบนพื้นหญ้า และรูปแบบของรองเท้าต้องมีรากฐานจากการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยที่สุดในขณะนั้น เพราะนักออกแบบของไนกี้ต้องการหาคำตอบเช่นกันว่ารองเท้าวิ่งแบบใดจึงจะช่วยให้ผู้สวมใส่วิ่งได้อย่างเป็นธรรมชาติที่สุด

รูปลักษณ์แรกๆ ของรองเท้าวิ่งตระกูลฟรีนั้นได้รับอิทธิพลมาจากของเล่นไม้ที่สลักเป็นรูปงูซึ่งมีกลไกที่เลื่อนขึ้นได้เพื่อจำลองการเลื้อยของงู นักออกแบบของไนกี้ทดลองเพิ่มรอยบากเล็กๆ ที่ส่วนล่างสุดของพื้นรองเท้าเล็กน้อยเพื่อศึกษาว่าพื้นรองเท้าจะสามารถขยับหรือยืดหดตัวให้เข้ากับความรู้สึกลื่นไหลขึ้นหรือไม่ (คำตอบคือได้) จากนั้น นักออกแบบของไนกี้ทดลองเปลี่ยนพื้นรองเท้าเป็นวัสดุโฟมที่มีรอยบากเล็กๆ และเสริมรอยบากที่หน้ารองเท้า จากการศึกษา นักออกแบบของไนกี้พบว่ารอยบากเล็กๆ ที่เป็นแนวยาวบริเวณหน้าเท้านั้นส่งผลต่อการเคลื่อนไหวของเท้า ซึ่งไนกี้ทดลองซ้ำอีกครั้งด้วยการใช้รูปแบบของรอยบากหรือความลึกของรอยบากที่แตกต่างกันเพื่อค้นหารูปแบบที่ดีที่สุด

ในที่สุด ไนกี้ได้วางจำหน่ายรองเท้าตระกูลฟรีรุ่นแรก คือรุ่น 5.0 สำหรับวิ่งและรุ่น 5.0 สำหรับออกกำลังกายทั้งของสุภาพบุรุษและสุภาพสตรีในช่วงฤดูใบไม้ร่วงปี 2004   

ผลการวิจัยการเคลื่อนไหวของเท้าเพิ่มเติมในปี 2014 บ่งชี้ว่าลักษณะของแรงกดที่เท้าขณะเท้ากระทบพื้นจะเป็นเส้นคล้ายตัวเอส (และลักษณะของแรงกดที่เท้าของแต่ละคนก็ไม่เหมือนกัน) นักออกแบบของไนกี้จึงจำเป็นต้องออกแบบส่วนล่างสุดของพื้นรองเท้าใหม่ให้สอดคล้องกับการค้นพบใหม่ นักออกแบบของไนกี้ต้องทดลองด้วยการทำลวดลายของรอยบากที่ส่วนล่างสุดของพื้นรองเท้าใหม่หลากหลายแบบ เช่นแบบดาว แบบเป็นจุด หรือแบบเป็นเส้นทแยงมุม จนค้นพบแบบที่ดีที่สุดคือแบบที่บากเป็นรอยหกเหลี่ยม เนื่องจากรอยบากแบบนี้ยืดหยุ่นได้ดีที่สุดเมื่อเท้าเคลื่อนไหวในลักษณะต่างๆ และมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อมีการบิดเท้าหรือหักเลี้ยวขณะวิ่ง

การปรับปรุงรองเท้าตระกูลฟรีครั้งสำคัญนี้เป็นก้าวสำคัญของศูนย์วิจัยด้านการกีฬาของไนกี้ (NSRL research) โดยนักวิจัยของไนกี้ค้นพบเพิ่มเติมว่าเท้าของมนุษย์สามารถยืดและหดได้ขณะเคลื่อนไหว โดยการยืดและหดนั้นเกิดทั้งตามแนวยาวของเท้า(ส้นเท้าถึงปลายนิ้วเท้า) และด้านกว้าง (ตามด้านกว้างของส้นเท้า) ซึ่งแต่เดิมรองเท้าตระกูลฟรีนั้นออกแบบให้รองรับกับการยืดและหดของเท้าตามแนวยาวเท่านั้น

นักออกแบบของไนกี้ต้องการศึกษาต่อไปว่าจะสามารถปรับเปลี่ยนลักษณะของรอยบากให้ดีขึ้นได้หรือไม่ นักออกแบบของไนกี้จึงทดลองใช้วัสดุที่เรียกกว่าโอเซติกส์ (auxetics) ที่พื้นรองเท้า วัสดุนี้มีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถขยายตัวได้ทั้งแนวตั้งและแนวนอนเมื่อมีแรงกระทำ

นักออกแบบของไนกี้ทดลองสร้างรอยบากบนวัสดุโอเซติกส์ก่อนจะเลือกใช้รอยบากแบบดาวสามแฉกที่คล้ายกับรอยบากแบบหกเหลี่ยมที่ไนกี้เคยใช้กับรองเท้าตระกูลฟรีรุ่นก่อนหน้าที่มีความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง วัสดุโอเซติกส์ที่ไนกี้ใช้ประกอบที่ส่วนกลางพื้นรองเท้านั้นสามารถเลียนแบบร่างกายและเท้าเมื่อมีแรงกระทำ เพราะวัสดุโอเซติกส์รองรับแรงกระแทกได้ดีและสามารถขยายตัวได้พร้อมกันตามขนาดของเท้าเมื่อเท้ากระทบกับพื้นอีกด้วย (ขยายได้ถึง 1 เบอร์รองเท้าตามยาวหรือ 2 เบอร์รองเท้าตามกว้าง) ส่วนล่างสุดของพื้นรองเท้าที่มีความยืดหยุ่นได้หลายทางนั้นสามารถยืดหยุ่นตามการเคลื่อนไหวของเท้าทั้งการวิ่งและการออกกำลังกาย ผลลัพธ์ของการพัฒนาส่งผลให้ผู้สวมใส่เป็นผู้สั่งการเท้าแทนที่จะสั่งรองเท้า การพัฒนารองเท้าตระกูลฟรียังสะท้อนให้เห็นถึงความตั้งใจของไนกี้ที่มุ่งมั่นจะประยุกต์ใช้แนวความคิดใหม่ๆ เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ โดยมิได้ใช้วัสดุหรือเครื่องจักรใหม่ๆ เลย

ปัจจุบัน นักกีฬาชั้นนำที่ไนกี้ให้การสนับสนุนใช้รองเท้าตระกูลฟรีเพื่อวิ่งจ๊อกกิ้งหรือวิ่งซ้อมเป็นระยะสั้นๆ ในลู่ นอกจากนี้ ไนกี้ยังแนะนำให้นักวิ่งทั่วๆ ไปใช้รองเท้าตระกูลฟรีเพื่อวิ่งเป็นระยะทางสั้นๆ เช่นเดียวกัน สำหรับปี 2019 นี้ ไนกี้นำรองเท้าตระกูลฟรีกลับสู่รากฐานด้วยรูปลักษณ์ใหม่ที่ช่วยให้ผู้สวมใส่รู้สึกเหมือนวิ่งด้วยเท้าเปล่ามากกว่ารองเท้าตระกูลฟรีรุ่นก่อนหน้า

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ 5 ประการ ของรองเท้าไนกี้ฟรี

1. ไนกี้ศึกษาการเคลื่อนไหวอย่างเป็นธรรมชาติและการวิ่งด้วยเท้าเปล่ามาตั้งแต่ปี1989 โดยไนกี้ทำการศึกษา ณ ศูนย์วิจัยด้านการกีฬาของไนกี้ที่เมืองเอกเซเตอร์ รัฐนิวแฮมเชียร์ (Exeter, New Hampshire)

2. ไนกี้เป็นผู้ผลิตรองเท้าวิ่งรายแรกๆ ที่เริ่มศึกษาเกี่ยวกับการวิ่งด้วยเท้าเปล่า และไนกี้เริ่มพัฒนารองเท้าไนกี้ฟรีรุ่นแรกตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษที่ 2000

3. ไนกี้วางจำหน่ายรองเท้าวิ่งไนกี้ฟรีรุ่นแรกพร้อมกับแผ่นพับขนาดใหญ่ซึ่งอธิบายจุดเด่นของเทคโนโลยีไนกี้ฟรี และเตือนผู้บริโภคไปพร้อมกันว่ารองเท้าวิ่งรุ่นนี้อาจไม่เหมาะสมกับผู้ใช้งานทุกคน

4. ห้องวิจัยด้านการกีฬาของไนกี้จะตรวจสอบรองเท้าวิ่งที่พัฒนาขึ้นใหม่ด้วยเกณฑ์ชี้วัดทางจลนพลศาสตร์ 5 ประการ
(Five kinematic parameters)เพื่อตรวจสอบว่ารองเท้ารุ่นนั้นๆ ควรเป็นรองเท้าวิ่งตระกูลฟรีหรือไม่  

5. ตัวเลขที่อยู่ในชื่อรองเท้าวิ่งตระกูลฟรีนั้นสื่อถึงระดับความรู้สึกเมื่อสวมใส่ว่าใกล้เคียงกับการวิ่งด้วยเท้าเปล่าเพียงใด
โดยเลข 0 คือเท้าเปล่า และเลข 10 คือความรู้สึกเมื่อวิ่งโดยสวมใส่รองเท้าวิ่งทั่วๆ ไป

รองเท้าวิ่งไนกี้ ฟรี รัน 5.0 (Nike Free RN 5.0) รุ่นปี 2019 และรองเท้าวิ่งไนกี้ ฟรี รัน ฟลายนิต 3.0
(Nike Free RN Flyknit 3.0) รุ่นปี 2019 วางจำหน่ายแล้ววันนี้ ทั้งทางเว็บไซต์ nike.com และที่ร้านไนกี้บางสาขาในราคา 3,600 บาทและ 5,000 บาท ตามลำดับ