古希腊哲学家亚里士多德认为，植物生长所需的营养全来自土中。
1642年比利时人范·海尔蒙特做了“柳树实验”，推论植物的重量主要不是来自土壤而是来自水。但他没有发现空气中的物质也参与了有机物的形成。
1684年，比利时的海尔蒙特认为，植物会从水中吸收养分，但其实这是不正确的观念。
1771年，英国的普里斯特利发现植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气；但他并没有发现光的重要性。普里斯特利还发现置于密封玻璃罩内的老鼠极易窒息，但是如果加入一片新鲜薄荷叶，老鼠就可以苏醒。
1773年，荷兰的英格豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变“好”的作用。
1774年，英国的普里斯特利发现绿色的植物会制造、释放出氧气。
1782年，瑞士的瑟讷比埃发现，即使植物没有受到阳光照射，照样会释放出二氧化碳。
1804年，瑞士的索绪尔通过定量研究进一步证实二氧化碳和水是植物生长的原料。
1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。
1864年，德国的萨克斯发现光合作用会产生淀粉。
1880年，美国的恩格尔曼发现叶绿体是进行光合作用的场所。
1883年，德国的英吉曼运用三菱镜将太阳光折射出各色光，照射丝状海绵。一段时间后放入好氧细菌，发现植物在红光与蓝光区释放较多氧气
1897年，美国的巴恩斯首次在教科书中称它为光合作用。
1930年，范尼尔借由对紫硫菌的研究推论植物光合作用产生的氧来自水而非二氧化碳，革新了当时的观念。
1945-1957年，卡尔文利用碳14当追踪标的，找出植物将二氧化碳转化成碳水化合物的途径。
1961年，米契尔发表化学渗透理论解释光反应中ATP的生成。