关于光的本质，古希腊哲学家信奉一种观点，认为光是由极其微小的“光原子”所构成，这一观点带有朴素的辩证唯物主义色彩。相对地，古代中国学者则从哲学角度出发，提出光源自于气，是一种特殊的由光源散发出来的气态物质。
关于光的科学探索，其开端可追溯至笛卡尔。笛卡尔在《屈光学》一书中，首次为折射定律提供了理论性的解释。他不仅阐述了视力异常的成因，还设计了用以矫正视力的透镜。
笛卡尔提出了光波动说的初步框架，紧随其后，胡克在1660年代发表了他的光波动理论。胡克将光设想为在名为发光以太的介质中以波的形式传递，并提出光在进入高密度介质时会减速，因为波不受重力影响。胡克的理论得到了惠更斯的完善和发展。
1678年，惠更斯在一次法国科学院的公开演讲中，推翻了牛顿的微粒说，并在1690年出版的《光论》中正式提出了波动说。他著名的惠更斯原理促进了光学研究的进步。
《光论》中的核心光学理论是光波理论，惠更斯认为，从波源发出的每一个子波，都可以作为新生波面的源点。通过这一原理，他揭示了光的衍射、折射定律和反射定律，并解释了光在高密度介质中速度减缓的原因。
与此同时，牛顿却持有不同见解，他认为光是一种微粒。在牛顿的《光学》中，他系统地阐述了光的直线传播、偏振现象，于1675年提出了光是由光源发出的物质微粒这一假设。
由此，波粒之争持续了300年。起初，惠更斯和胡克相继去世，而牛顿的《光学》则确立了他的粒子说。牛顿还借鉴波动说的概念，将震动、周期等理论引入粒子说，进一步丰富和发展了这一学说。
随着牛顿的声望日益增长，他的微粒学说在很长一段时间内占据了对光的解释的主导地位。
然而，著名科学家托马斯·杨在研究牛顿环时，对条纹的成因产生了疑问。他认为，条纹的形成可以用波动理论简单解释——亮条纹是两道光波同相位增强所致，暗条纹则是两道光波反相位相互抵消的结果。
杨氏双缝干涉实验成为支持波动理论的经典例证。这个实验显示，当光通过两道平行狭缝投射到墙壁上时，会形成明暗相间的条纹。
杨的实验成果对科学界产生了深远影响，有力地支持了惠更斯的波动理论。菲涅尔、傅科和核磁共振等后续实验，也进一步证实了光波动说的正确性。欧拉也在他的《光和色彩的新理论》中支持波动说，认为波动理论更易于解释光的衍射现象。
从牛顿时代开始的300年间，关于光的性质是波还是粒子的争论未曾停歇，两大理论学派各有拥趸，交替主导了对光的解释。
19世纪末至20世纪初，随着物理学向微观领域拓展，这场争论转移到了粒子层面。海森堡认为电子是量子化的，像粒子一样在不同的轨道上跃迁；而薛定谔则认为电子是一种波，就像云一样（即电子云的由来），放大观察则像是空间中扩散的振动叠加。
爱因斯坦的光电效应研究初步提出了波粒二象性的概念。他指出，在杨的双缝实验中，当降低光强度至每次只有一个光子进入实验装置时，就会观察到奇异的现象。1905年，爱因斯坦明确指出，单个光子是一种粒子。这一光量子理论成功解释了光电效应，并为爱因斯坦赢得了诺贝尔奖。
在爱因斯坦提出光量子理论之后，人们开始意识到，光波可能同时具有波和粒子的双重特性。
真正提出光粒二象性理论的是德布罗意。为解释X射线现象，他在1923年发表的三篇论文中初步展示了物质波的思想。1924年，德布罗意在博士论文《量子理论的研究》中，提出了相位波或物质波的概念，并引入了两个著名的公式：E=hv和E=mc平方。
德布罗意认为，光量子的静止质量不为零，而实物粒子具有频率的周期性。他得出了一个颠覆性的结论——任何实物微粒都伴随一种波动。这种波动被他称为相位波。
德布罗意的博士论文中，首次正式提出了“波粒二象性”，并指出这一性质不仅限于光子，还适用于所有微观粒子，包括电子和质子、中子。他推广了光子的动量与波长的关系式p=h/λ，指出所有具有质量和速度的运动粒子都具有波动性。
1921年，戴维森和康斯曼在偶然中发现了电子束的衍射现象，这一现象最初被误认为是静电力作用的结果。后来，戴维森在会议上得知这可能是德布罗意物质波假说的实验证据，于是重新进行实验，并最终于1927年发表了电子衍射的实验结果。
同时，J.J汤姆逊的儿子P.G.汤姆逊也独立发现了电子的波动性，为德布罗意波提供了进一步的证据。两人因此共同获得了1937年的诺贝尔奖。
自那以后，各种粒子衍射实验的成功进一步验证了德布罗意的理论。在21世纪，科学家们通过实验成功拍摄到了光同时表现出波粒二象性的图像。
这场持续300年的波粒之争最终证明，双方的观点都是正确的。德布罗意的物质波理论揭示了微观世界的基本属性，而这场大论战的所有参与者都功不可没。
