Sākotnēji jēdzienu “optika” izmantoja tikai saistībā ar acīm un redzi, par gaismu saucot tikai redzamo starojumu. Vēlāk, kad sāka izmantot lēcas redzes korekcijai, lēcu sistēmas attēlu palielināšanai u. c. iekārtas gaismas novērojumiem un uztveršanai ne tikai ar aci, bet dažādiem gaismas detektoriem, jēdziens “optika” paplašinājās, ietverot arī optiskos instrumentus. Attīstoties zinātnei, jēdzienu “optika” attiecināja arī uz to elektromagnētiskā starojuma daļu, kas nav ar cilvēka aci saredzama: ultravioleto starojumu un infrasarkano starojumu. Kopā ar redzamo gaismu to sauc par optisko starojumu, kas atrodas spektrālajā diapazonā 100 nm – 1 mm. Mūsdienās optikas jēdziens ir vēl vairāk paplašinājies un šo nozari var iedalīt pēc dažādiem kritērijiem. Pēc attīstības laika – līdz 20. gs. klasiskā optika, pēc 20. gs. modernā optika. Pēc pieņēmumiem: 1) gaisma ir stars (ģeometriskā jeb staru optika), 2) gaisma ir vilnis (fizikālā jeb viļņu optika), 3) gaisma ir gan vilnis, gan daļiņa (korpuskula) – kvantu optika. Optikas apakšnozares pēc dažādām pielietošanas jomām, pētniecības objektiem vai metodēm: attēlveidošana un optiskās tehnoloģijas, hologrāfija, fizioloģiskā optika, okeānu un atmosfēras optika, šķiedru optika, kristālu optika, lāzeri, spektroskopija, luminescence, nelineārā optika.

Gaismai un tās izzināšanai ir svarīga praktiskā nozīme cilvēces attīstībā. Jau gadsimtiem ilgi cilvēki ir manipulējuši ar gaismu, izmantojot lēcas un spoguļus, atklājot un pilnveidojot teleskopus, mikroskopus un citas ierīces, kuras tagad zinātnē un ikdienā ir neaizstājamas. Izpratne par gaismas viļņveida dabu un izstrādātās teorijas rosināja pētīt difrakciju un interferenci, liekot pamatus hologrāfijai, internetam un mūsdienīgām komunikāciju tehnoloģijām. Atklājumi optikā apvienojumā ar inženiertehniskiem risinājumiem ir radījuši ierīces, kuras ir lietojamas ikdienā – mobilos telefonus, fotoaparātus, svītru kodu lasītājus, kompaktdisku iekārtas u. c., kā arī neaizstājamas iekārtas medicīnā – endoskopus, lāzerķirurģijas instrumentus un citus. Tālākā optikas pētniecība, jaunas teorijas, teorētisko pieņēmumu eksperimentālie apstiprinājumi un fizikas pamatu pārskatīšana rada pamatu jauniem atklājumiem (fotoniskie kristāli, metamateriāli) un nākotnes iespējām (optiskā bezvadu komunikācija, kvantu datori).

Ģeometriskās optikas pētniecības metožu pamatā ir divi pieņēmumi: 1) optiski homogēnā vidē gaisma izplatās tikai taisnā virzienā, 2) optiskās sistēmas izmēri ir lielāki par gaismas viļņu garumu. Pētniecības metožu pamatā ir arī divi likumi: 1) gaismas atstarošanās likums, 2) gaismas laušanas jeb Snelliusa (Snella) likums. Attēlu veidošanos skaidro Fermā princips. Fizikālajā optikā pieņem, ka gaisma ir elektromagnētisks vilnis, kas gaismas ātrumā izplatās vidē. Šos viļņus apraksta, izmantojot Maksvela vienādojumus. Viļņu optikas parādības – dispersiju, interferenci, difrakciju un polarizāciju – izmanto optiskajos instrumentos materiālu un parādību pētniecībā. Plašs optikas virziens ir spektroskopija, kas ietver dažādas pētniecības metodes, piemēram, Ramana spektroskopija, kodolu magnētiskās rezonanses spektroskopija, luminiscences spektroskopija un citas.

Optika, tāpat kā klasiskā mehānika, ir viena no vecākajām zinātnēm. Gaismas izplatīšanās taisnā virzienā bija zināma Mezopotāmijā un senajā Grieķijā jau 4. gs. p. m. ē., kur šīs zināšanas izmantoja celtniecībā. Sakarību starp Saules augstumu un priekšmetu ēnas garumu 2. gs. p. m. ē. izmantoja Senajā Ķīnā laika noteikšanai ar Saules pulksteņiem. Pasaulē viena no senākajām kalnu kristāla lēcām ir atrasta Nimurdas pils izrakumos Asīrijā. Tā ir izgatavota 750.–710. gadā p. m. ē. Sengrieķu filozofi gaismas dabu sāka apspriest jau ar 5. gs. p. m. ē. Atomistiskās teorijas piekritēji Leikips (Λεύκιππος) un viņa skolnieks Dēmokrits (Δημόκριτος) ticēja, ka visi objekti sastāv no atomiem, kuri pārvietojas tukšā telpā. Šajā uztverē gaismu aprakstīja kā gaismas daļiņu plūsmu taisnā virzienā, kas spēja iespiesties caurspīdīgos objektos. Dažādas krāsas tika skaidrotas ar gaismas atomu atšķirīgām formām vai izmēriem. Citādās domās bija Aristotelis (Ἀριστοτέλης), kurš uzskatīja, ka gaisma ir nevis daļiņa, bet retinātas vides īpašība. Šī teorija bija ļoti populāra un atzīta līdz pat 19. gs. Savā darbā “Optika” (Ὀπτικά) ap 300. gadu p. m. ē. grieķu matemātiķis Eiklīds (Εὐκλείδης) apraksta gaismas izplatīšanās parādības, veidojot ģeometriskās optikas pamatus. Mūsu ēras sākumā, novērojot gaismas atstarošanos no dažādām virsmām, Aleksandrijas Hērons (Ἥρων ὁ Ἀλεξανδρεύς) darbā “Atstarošana” (Catoptrica) postulē, ka gaisma izplatās pa īsāko iespējamo ceļu. Hasans Ibn al-Haitama (أبو علي، الحسن بن الحسن بن الهيثم), ārpus arābu valstīm pazīstams ar latinizēto vārdu Alhazens (Alhazen), savā darbā “Optikas grāmata” (Kitab al-Manazir), kas tapa no 1011. gada līdz 1021. gadam, ļoti precīzi aprakstīja redzes teoriju, gaismas staru laušanas un atstarošanas vertikālās un horizontālās komponentes, kā arī camera obscura darbības principus. Svarīgs florencieša Salvino Armati (Salvino D'Armato degli Armati) 13. gs. beigu atklājums ir pirmais optiskais instruments – brilles. Pirmais mikroskops un teleskops tika radīti 17. gs. sākumā, un laika gaitā šie instrumenti tika uzlaboti.

1621. gadā Villebrords Snelliuss (Willebrord Snellius; Willebrord Snel van Royen) atklāja pareizo gaismas atstarošanās likumu, līdz ar to atrisinot vienu no ģeometriskās optikas fundamentālajām problēmām, kuru 1644. gadā papildināja Renē Dekarts (René Descartes), bet 1657. gadā Pjērs Fermā (Pierre de Fermat) uzrakstīja gaismas izplatīšanās vienādojumu dažāda optiskā blīvuma vidēs. Ģeometriskās optikas teorijas atklājumus tālāk attīstīja matemātiķi Kārlis Frīdrihs Gauss (Johann Carl Friedrich Gauß), Viljams Hamiltons (William Rowan Hamilton) un Ernsts Abe (Ernst Abbe). 1676. gadā Ūle Rēmers (Ole Christensen Rømer) veica pirmos kvantitatīvos gaismas ātruma mērījumus. 1690. gadā Kristians Heigenss (Christiaan Huygens) definēja gaismas polarizāciju un, pamatojoties uz Roberta Huka (Robert Hooke) teorijām, piedāvāja gaismas kā viļņa teoriju. 1704. gadā Īzaks Ņūtons (Isaac Newton) publicē darbu “Optika” (Opticks), kurā definē gaismas korpuskulāro teoriju, kura tika uzskatīta par vienīgo pareizo līdz 18. gs. beigām. 19. gs. sākumā Tomass Jangs (Thomas Young) formulēja gaismas interferenci, izmantojot gaismas kā viļņu teoriju. Tālāk viļņu teoriju attīstīja Ogistēns Frenels (Augustin Jean Fresnel), izmantojot gan T. Janga, gan K. Heigensa atklājumus, veica dažādus eksperimentus optikā un izskaidroja parādības, kas saistījās ar gaismas korpuskulāro dabu, tādējādi viļņu teorija pilnībā aizstāja korpuskulāro teoriju. 19. gs. otrajā pusē Džeimss Maksvels (James Clerk Maxwell) radīja elektromagnētiskā lauka teoriju, kurā gaisma tika aprakstīta kā elektromagnētisks vilnis, kuru tālāk attīstīja Hendriks Lorencs (Hendrik Antoon Lorentz). 1899. gadā Makss Planks (Max Planck), modelējot absolūti melna ķermeņa starojumu, izteica hipotēzi, ka gaisma tiek emitēta nevis nepārtraukti, bet pa noteiktām porcijām – kvantiem. Šo teoriju turpināja Alberts Einšteins (Albert Einstein), aprakstot fotoelektrisko efektu (fotoefektu) un pierādot, ka gaisma ne tikai tiek emitēta un absorbēta pa noteiktiem kvantiem, bet pati ir kvantu-fotonu plūsma. Šie atklājumi reabilitēja gaismas korpuskulāro teoriju. Pašreizējās teorijas apskata, ka gaismai piemīt duāla daba – tā ir gan vilnis, gan korpuskula. 1913. gadā Nīlss Bors (Niels Henrik David Bohr) pierādīja, ka atomi var emitēt tikai diskrētu enerģija daudzumu, izskaidrojot emisijas un absorbcijas spektru diskrētās līnijas. Šie atklājumi ļāva strauji attīstīties optikai un optiskajiem instrumentiem. Lāzera atklāšana, datoru straujā attīstība, hologrāfija un difrakcijas optika, jauni materiāli, teorētisko metožu izmantošana ir sekmējuši optikas revolūciju pēdējos gadu desmitos.

Jaunākie pētījumi par kvantu datoriem jau ir devuši ieskatu par iespējamo datoru jaudu un daudzpusību, kas apmierinātu pieaugošo pieprasījumu pēc ātrākas un efektīvākas skaitļošanas. Mūsdienu tehnoloģiju giganti, piemēram, Intel, IBM un Google, veic lielas investīcijas šajā virzienā. Jau esošās “valkājamās tehnoloģijas", piemēram, Google brilles (Google glass) un Microsoft hololēcas (Microsoft Hololens), ir parādījušas, kā iespējams savienot digitālo pasauli ar reālo dzīvi. Metamateriāli ir vēl viens no jaunākajiem pētījumu virzieniem, kur visvienkāršākais pielietojums būtu apmetņu, kas padara neredzamu, izgatavošana militārām vajadzībām. Diemžēl dārgās metamateriālu izveidošanas metodes pašreiz ir ierobežojošs faktors plašiem pētījumiem, tomēr tiek paredzēts, ka būs iespējams izgatavot lēcas gandrīz bez aberācijām, kas spēs fokusēt objektus zem difrakcijas robežas. Gaisma ir ļoti svarīga dažādu materiālu izgatavošanā un procesu kontrolē. Mūsdienās 3D drukāšana nav nekāds jaunums. Nākotnē, izmantojot optiskās iekārtas, būs iespējams veikt dažādu nanostruktūru, iespējams, pikostruktūru, izgatavošanu lielos apmēros. Optiskās komunikāciju sistēmas, optiskā datu uzglabāšana, enerģētikas un plazmonikas jautājumi – tās ir vēl tikai dažas problēmas, kuras risina mūsdienu optikas zinātne.

Pasaulē ir ļoti daudz pētniecības iestāžu, kas nodarbojas ar pētījumiem dažādās optikas zinātnes jomās, piemēram, Optikas augstskola (Institut d'optique Graduate School) Francijā, Franhoufera lietišķās optikas un precīzo inženierzinātņu institūts (Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik, IOF) Vācijā, Kalifornijas Universitātes Bērklijā (University of California, Berkeley) pētijumu centrs un Stenforda universitātes (Stanford University) pētījumu centrs Amerikas Savienotajās Valstīs (ASV), Heriota Vata Universitātes (Heriot-Watt University) Fotonikas un kvantu zinātnes institūts (Institute of Photonics and Quantum Sciences, IPAQS) Apvienotajā Karalistē, Nagojas Universitāte (名古屋大学) Japānā.

Katrā optikas apakšnozarē ir savi periodiskie izdevumi. Plašu optikas izdevumu klāstu nodrošina Starptautiskās Optikas un fotonikas biedrības izdevniecība. Atzīti nozares žurnāli, kur optika ir pamata tematika: Nature Photonics (kopš 2007. gada; Nature Publishing Group), Optics Express (kopš 1997. gada; The Optical Society), Laser & Photonics Reviews (kopš 2007. gada; Wiley-VCH), Optics Letters (kopš 1997. gada; The Optical Society), Journal of Biomedical Optics (kopš 1996. gada; SPIE), Journal of Modern Optics (kopš 1954. gada; Taylor & Francis Group), Journal of Optics (kopš 1912. gada; IOP Publishing) un citi.

Laikā no 2000. līdz 2015. gadam gandrīz katru gadu tiek pasniegta kāda Nobela prēmija saistībā ar pētījumiem optikas jomā. 2014. gada laureāti Hiroši Amano (天野 浩), Isamu Akazaki (赤崎 勇) un Šudzi Nakamura (中村修二) izgudroja jaunas energoefektīvas, videi draudzīgas zilo gaismu izstarojošas diodes. Ievērojamas ir arī Serža Aroša (Serge Haroche) un Deivida Vainlenda (David Wineland) izstrādātās metodes, kas ļauj mērīt un manipulēt atsevišķas kvantu sistēmas. Optikas izpētes jomas zinātnieki apvienojušies Optikas Biedrībā (The Optical Society, OSA), Eiropas Optikas biedrībā (European Optical Society, EOS), Starptautiskajā Optikas un fotonikas biedrībā (The international society for optics and photonics, SPIE) un citās.