investigații timpurii
deși fulgerul, aurora boreală și lumina slabă a viermilor strălucitori și a ciupercilor au fost întotdeauna cunoscute omenirii, primele investigații (1603) ale luminiscenței au început cu un material sintetic, Când Vincenzo Cascariolo, un alchimist și cizmar din Bologna, Italia, a încălzit un amestec de sulfat de bariu (sub formă de barită, spar greu) și; pulberea obținută după răcire a prezentat o strălucire albăstruie noaptea, iar Cascariolo a observat că această strălucire ar putea fi restabilită prin expunerea pulberii la lumina soarelui. Numele lapis solaris, sau „piatră solară”, a fost dat materialului deoarece alchimiștii au sperat la început că va transforma metalele de bază în aur, simbolul aurului fiind soarele. Strălucirea pronunțată a stârnit interesul multor oameni învățați din acea perioadă, care au dat materialului alte nume, inclusiv fosfor, adică „purtător de lumină”, care ulterior a fost aplicat oricărui material care strălucea în întuneric.
astăzi, denumirea de fosfor este utilizată numai pentru elementul chimic, în timp ce anumite materiale luminescente microcristaline sunt numite fosfor. Fosforul lui Cascariolo a fost evident un sulfură de bariu; primul Fosfor disponibil comercial (1870) a fost „vopseaua lui Balmain”, un preparat de sulfură de calciu. În 1866 a fost descris primul fosfor stabil de sulfură de zinc. Este unul dintre cei mai importanți fosfori din tehnologia modernă.
una dintre primele investigații științifice ale luminiscenței expuse de lemnul sau carnea putrezită și de viermii strălucitori, cunoscută din antichitate, a fost efectuată în 1672 de Robert Boyle, un om de știință englez, care, deși nu este conștient de originea biochimică a acelei lumini, a stabilit totuși unele dintre proprietățile de bază ale sistemelor bioluminescente: că lumina este rece; că poate fi inhibată de agenți chimici precum alcoolul, acidul clorhidric și amoniacul; și că emisia de lumină depinde de aer (așa cum s-a stabilit ulterior, de oxigen).
în 1885-87 s-a observat că extractele brute preparate din licuricii din vestul Indiei (Pirofor) și din scoica plictisitoare, Pholas, au dat o reacție emițătoare de lumină atunci când au fost amestecate. Unul dintre preparate a fost un extract de apă rece care conține un compus relativ instabil la căldură, luciferaza; celălalt a fost un extract de apă caldă care conține un compus relativ stabil la căldură, luciferina. Reacția luminescentă care a apărut atunci când soluțiile de luciferază și luciferină au fost amestecate la temperatura camerei au sugerat că toate reacțiile bioluminescente sunt „reacții luciferin–luciferază.”Având în vedere natura complexă a reacțiilor bioluminescente, nu este surprinzător faptul că acest concept simplu de bioluminescență a trebuit să fie modificat. Doar un număr mic de sisteme bioluminescente au fost investigate pentru luciferina respectivă și luciferaza corespunzătoare, cea mai cunoscută fiind bioluminescența Licuricilor din Statele Unite, un mic crustaceu care trăiește în Marea Japoneză (Cypridina hilgendorfii) și peștele și carnea în descompunere (bioluminescența bacteriană). Deși sistemele bioluminescente nu au găsit încă aplicații practice, ele sunt interesante datorită eficienței lor ridicate de luminiscență.
primele materiale chemiluminescente eficiente au fost compuși sintetici nonbiologici, cum ar fi luminolul (cu formula 5-amino-2,3-dihidro-1,4-ftalazindionă). Chemiluminescența albastră puternică rezultată din oxidarea acestui compus a fost raportată pentru prima dată în 1928.