起初，人類主要試圖回答“人怎樣才能看到周圍的物體”這個問題。像這樣的問題。大約公元前400年(先秦)，中國在莫箐記錄了世界上最早的光學知識。它有八篇關於光學的記載，描述了陰影的定義和產生，光的線性傳播和針孔成像，用嚴謹的文字討論了平面鏡、凹球面鏡和凸球面鏡中物與像的關系。
自墨家經典，透鏡是公元0世紀阿拉伯人伊本·海瑟姆發明的165438；從1590年到17世紀初，詹森和利普斯基同時獨立發明了顯微鏡；直到17世紀上半葉，斯奈爾和笛卡爾才把光的反射和折射的觀測結果歸結為今天普遍使用的反射定律和折射定律。
1665年，牛頓用太陽光做實驗，把太陽光分解成簡單的成分，這些成分形成顏色按壹定順序排列的光分布——光譜。它使人們第壹次接觸到了光的客觀定量特性，單色光的空間分離是由光的性質決定的。
牛頓還發現，將曲率半徑較大的凸透鏡放在光學平板玻璃上，用白光照射時，透鏡與玻璃板的接觸處出現壹組彩色同心環形條紋；當用壹種單色光照射時，出現壹組明暗交替的同心環形條紋，被後人稱為牛頓環。有了這個現象，相應的單色光就可以用第壹個暗環的氣隙厚度來定量表征了。
牛頓發現這些重要現象時，根據光的線性傳播，認為光是粒子流。粒子從光源中飛出，根據力學定律在均勻介質中勻速直線運動。牛頓用這個觀點來解釋折射和反射現象。
惠更斯是光的粒子理論的反對者，他創立了光的波動理論。提出“光和同時光壹樣，是通過球面波面傳播的”。還指出，光振動所到達的每壹點都可以看作二次波的振動中心，二次波的包絡面就是傳播波的波前(波前)。在整個18世紀，光的粒子流理論和光的波動理論已經大致提出，但都不是很完整。
19世紀初，波動光學初步形成，托馬斯·楊在其中滿意地解釋了“膜色”和雙縫幹涉現象。菲涅爾在1818用楊氏幹涉原理補充了惠更斯原理，從而形成了今天廣為人知的惠更斯-菲涅爾原理。它可以用來滿意地解釋光的幹涉和衍射以及光的直線傳播。
在進壹步的研究中，觀察了光的偏振和偏振光的幹涉。為了解釋這些現象，菲涅耳假設光是在連續介質(以太)中傳播的橫波。為了解釋不同介質中光速的不同，必須假設不同物質中以太的特性不同；在各向異性介質中需要更復雜的假設。此外，還必須賦予它更多的特殊性質來解釋光不是縱波。這種性質的以太是不可想象的。
1846年，法拉第發現光的振動平面在磁場中旋轉；1856年，韋伯發現真空中的光速等於電流強度的電磁單位與靜電單位之比。他們的發現表明，光學現象和磁、電現象之間存在壹定的內在聯系。
1860左右，麥克斯韋指出電場和磁場的變化不能局限在空間的某壹部分，而是以等於電流的電磁單位與靜電單位之比的速度傳播，光就是這樣壹種電磁現象。這個結論在1888中被赫茲實驗證實了。但是這個理論無法解釋能產生光這麽高頻率的電振子的本質，也無法解釋光的色散現象。直到1896年洛倫茲創立了電子理論，才解釋了物質對光的發光和吸收現象，以及光在物質中傳播的各種特性，包括對色散的解釋。在洛倫茲的理論中，以太是壹種無限的、不可移動的介質，它唯壹的特點就是光的振動在這種介質中有壹定的傳播速度。
對於熱黑體輻射中能量按波長分布這樣壹個重要問題，洛倫茲理論不能給出滿意的解釋。而且，如果洛倫茲的以太概念是正確的，可以選擇固定的以太作為參照系，這樣人們就可以區分絕對運動。其實在1887年，邁克爾遜用幹涉儀測量了“以太風”，得到了否定的結果，這說明在洛倫茲電子理論時期，人們對光的本質還有很多片面的認識。
1900年，普朗克從物質的分子結構理論中借用了不連續性的概念，提出了輻射的量子理論。他認為，包括光在內的各種頻率的電磁波，只能以其自身確定成分的能量從振子中發射出來。這種能量粒子叫做量子，光的量子叫做光子。
量子理論不僅自然地解釋了輻射能按波長分布的規律，而且以全新的方式提出了光與物質相互作用的整個問題。量子理論不僅給光學，而且給整個物理學提供了壹個新概念，所以它的誕生通常被視為現代物理學的起點。
1905年，愛因斯坦用量子理論解釋了光電效應。他對光子做了非常明確的表述，特別指出光與物質相互作用時，光也以光子為最小單位。
1905年9月，德國物理學年鑒發表了愛因斯坦的文章《運動介質的電動力學》。首次提出狹義相對論的基本原理。指出自伽利略和牛頓時代以來壹直占主導地位的經典物理學的應用範圍只限於速度遠小於光速的情況，而他的新理論可以解釋與大速度運動有關的過程的特征，完全放棄了以太的概念，滿意地解釋了運動物體的光學現象。
這樣，20世紀初，壹方面，光的幹涉、衍射和偏振以及運動物體的光學現象證實了光是電磁波；另壹方面，光的量子性——粒子性，從熱輻射、光電效應、光壓、光的化學作用等方面得到了毋庸置疑的證明。
1922年發現的康普頓效應，1928年發現的拉曼效應，以及當時實驗所能獲得的原子光譜的超精細結構，都說明光學的發展與量子物理有著密切的聯系。光學的發展史表明，現代物理學中最重要的兩個基礎理論——量子力學和狹義相對論，都是在對光的研究中誕生和發展的。
從此，光學進入了壹個新時期，使它成為現代物理學和現代科學技術前沿的重要組成部分。其中最重要的成就之壹是愛因斯坦在1916年預言的原子和分子受激輻射的發現，以及產生受激輻射的許多具體技術的創造。
愛因斯坦在研究輻射時指出，在壹定條件下，如果受激輻射能繼續激發其他粒子，引起連鎖反應，並能獲得雪崩般的放大效應，最終就能獲得單色性強的輻射，即激光。1960，梅？a target = _ blank href =/view/30524 . htm & gt。紅寶石制造了第壹臺可見光激光器；同年制造了氦氖激光器；1962年生產了半導體激光器；1963年生產了可調諧染料激光器。激光由於單色性好、亮度高、方向性好，自1958年發現以來，得到了迅速發展和廣泛應用，引起了科學技術的巨大變革。
光學的另壹個重要分支是成像光學、全息照相術和光學信息處理。這個分支可以追溯到阿貝在1873年提出的顯微成像理論和波特在1906年完成的實驗驗證。1935年，澤爾尼克提出了相襯觀察法，並由蔡司工廠制作了相襯顯微鏡，為此他獲得了1953年諾貝爾物理學獎。1948年，丹尼斯·伽柏提出了現代全息術的前身——波前重構原理，丹尼斯·伽柏為此獲得了1971諾貝爾物理學獎。