17世紀，r .胡克和c .惠更斯創立了光波理論。惠更斯用波前的概念正確地解釋了光在晶體中的反射、折射和雙折射的規律。在此期間，人們還發現了壹些與光的波動有關的光學現象。比如，F.M .格裏馬爾迪首先發現光遇到障礙物會偏離直線，他將這種現象命名為“衍射”。胡克和波義耳分別觀察到了現在稱為牛頓環的幹涉現象。這些發現成為波動光學發展史的起點。17世紀後的100多年裏，光的粒子說(見光的二象性)壹直占主導地位，而波動說並沒有被大多數人接受。直到19世紀，光的波動理論才迅速發展起來。
1800年，T. Yang提出了幾個反對質點理論的論點，首次提出了幹涉壹詞，分析了水波和聲波疊加產生的幹涉現象。1801年，楊首次用雙縫演示了光的幹涉現象(見楊實驗)，首次提出了波長的概念，並成功地測得了光波的波長。他還用幹涉原理解釋了白光照射下薄膜的顏色。1809年，E.L .馬裏烏斯發現了反射時的偏振(見布儒斯特定律)，隨後A.-J .菲涅爾和D.F.J .阿拉戈用楊氏實驗裝置完成了線偏振光的疊加實驗，楊和菲涅爾用光是橫波的假設成功地解釋了實驗。1815年，菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理，他用這個原理計算了各種類型的孔和直邊的衍射圖樣，令人信服地解釋了衍射現象。1818關於阿拉哥斑(見菲涅耳衍射)的爭論進壹步強化了菲涅耳衍射理論的地位。迄今為止，光的波動理論在解釋光的幹涉、衍射和偏振方面取得了巨大成功，從而牢固地確立了波動理論的地位。
65438+60年代，J.C .麥克斯韋建立了統壹電磁場理論，預言了電磁波的存在，給出了電磁波的波速公式。然後H.R .赫茲用實驗的方法產生電磁波。光與電磁現象的壹致性使人們相信光是壹種電磁波，光的經典波動理論與電磁理論相融合，產生了光的電磁理論。將電磁理論應用於晶體，對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而滿意的解釋。19年底，H.A. Lorenz創立了電子理論。他將物質的宏觀性質歸因於組成物質的電子的集體行為。電磁波使帶電粒子振動，產生二次電磁波。根據該模型，解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這個經典的電磁理論並不完美，因為光與物質的相互作用涉及到微觀粒子的行為，必須完全用量子理論來解決。
波動光學的研究成果加深了人們對光的本質的認識。在應用領域，基於幹涉原理的幹涉測量術為人們提供了壹種精確測量和檢驗的手段(見幹涉儀)，其精度得到了前所未有的提高；衍射理論指出了提高光學儀器分辨率的途徑(見夫瑯和費衍射)；衍射光柵已經成為光譜分析中分離譜線的重要色散元件。各種偏振裝置和儀器被用來檢查和測量巖石和礦物晶體，等等。這些構成了應用光學的主要內容。
自20世紀50年代以來，特別是激光問世後，波動光學衍生出傅立葉光學、光纖光學、非線性光學等新的分支，極大地拓展了波動光學的研究和應用範圍。