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ガラスはローマ時代から繊維に引き伸ばされてきました。しかし、フランスのシャップ兄弟が最初の「光電信」を発明したのは1790年代になってからでした。これは、塔に設置された一連の照明装置で構成され、オペレーターが塔から塔へとメッセージを中継するシステムでした。次の世紀にかけて、光学科学は大きな進歩を遂げました。
1840年代、物理学者ダニエル・コロドンとジャック・バビネは、噴水ショーにおいて、光を水流に沿って誘導できることを示しました。1854年、イギリスの物理学者ジョン・ティンダルは、光が湾曲した水流を伝わることを実証し、光信号を曲げることができることを証明しました。彼はこれを、水槽の片側からパイプを出した水槽を設置することで証明しました。パイプから水が流れ出る際に、水槽内の水流に光を当てました。水が落ちると、光の弧が水面を流れ落ちていきました。
アレクサンダー・グラハム・ベルは1880年、フォトフォンと呼ばれる光電話システムの特許を取得しました。しかし、彼の以前の発明である電話の方が現実的であることが証明されました。同年、ウィリアム・ウィーラーは、地下室に設置されたアーク灯の光を利用し、パイプを通して家全体を照らす、反射率の高いコーティングを施した光パイプシステムを発明しました。
ウィーンの医師ロスとロイスは1888年、曲げガラス棒を使って体腔内を照らしました。フランスの技術者アンリ・サン＝ルネは7年後、テレビの初期の試みとして、曲げガラス棒を使って光像を誘導するシステムを設計しました。1898年、アメリカのデイビッド・スミスは、湾曲したガラス棒を使った歯科用照明装置の特許を申請しました。
1920年代、ジョン・ロジー・ベアードは透明な棒を並べたアレイを用いてテレビの画像を送信するというアイデアで特許を取得し、クラレンス・W・ハンセルもファクシミリで同様の特許を取得しました。しかし、1930年に光ファイバーの束を通して画像を送信した最初の人物はハインリッヒ・ラムでした。それは電球のフィラメントの画像でした。彼の目的は、人体の内部を観察することでした。しかし、ナチスの台頭により、ユダヤ人であったラムはアメリカに移住し、医学教授になるという夢を断念せざるを得なくなりました。特許出願の試みは、ハンセルの英国特許のせいで却下されました。
1951年、ホルガー・モーラーは光ファイバーイメージングに関するデンマーク特許を出願し、ガラスまたはプラスチックファイバーを透明な低屈折率材料で被覆することを提案しましたが、ベアードとハンセルの特許を理由に却下されました。3年後、アブラハム・ヴァン・ヒールとハロルド・H・ホプキンスは、それぞれ別々に英国の科学誌『ネイチャー』にイメージングバンドルを発表しました。ヴァン・ヒールは後に、ファイバー間の信号干渉とクロストークを大幅に低減するクラッドファイバーシステムを開発しました。
同じく1954年、コロンビア大学のチャールズ・タウンズとその同僚たちは「メーザー」を開発しました。メーザーとは「誘導放出によるマイクロ波増幅」の略です。
レーザーは1958年に効率的な光源として導入されました。この概念はチャールズ・タウンズとアーサー・ショーローによって提唱され、メーザーが可視光線および赤外線領域で動作できることを示しました。基本的に、光は励起された媒体内で反射され、増幅された光を生成します。これは、メーザーのように励起された気体分子を増幅して電波を生成するのとは対照的です。レーザーとは、「光の増幅による誘導放出（light acceleration bystimulated emission of radiation）」の略です。
1960年、世界初の連続動作可能なヘリウム-ネオンガスレーザーが発明され、試験されました。同年、合成ピンクルビー結晶を媒体として光パルスを生成する、動作可能なレーザーが発明されました。
1961年、アメリカン・オプティカル社のエリアス・スニッツァーは、コアが非常に小さく、単一の導波モードのみで光を伝送できるシングルモードファイバーの理論的説明を発表しました。スニッツァーは、細いガラスファイバーを通してレーザーを照射することを実証しました。これは医療用途には十分でしたが、通信用途では光損失が大きすぎました。
イギリスのスタンダード・コミュニケーションズ研究所のチャールズ・カオとジョージ・ホッカムは、1964 年に、既存のガラス光ファイバーから不純物を除去することで光損失を劇的に低減できることを理論的に示す論文を発表しました。
1970年、コーニング・グラス・ワークスの科学者たちは、減衰率20dB/km未満のシングルモード光ファイバーを製造するという目標を達成しました。これは、シリカガラスにチタンをドーピングすることで実現しました。また同年、ベル研究所のモートン・パニッシュと林一夫は、レニングラードのヨッフェ物理学研究所のグループと共同で、室温で連続波を放射できる半導体ダイオードレーザーを実証しました。
1973年、ベル研究所は化学気相成長法（CVD）の改良版を開発しました。このプロセスは、化学蒸気と酸素を加熱することで超透明ガラスを形成し、低損失光ファイバーの大量生産を可能にしました。このプロセスは現在でも光ファイバーケーブル製造の標準となっています。
最初の非実験的な光ファイバーリンクは、1975 年にドーセット (英国) 警察によって設置されました。2 年後、カリフォルニア州ロングビーチで光ファイバーを介した最初の実際の電話通信が行われました。
1970 年代後半から 1980 年代前半にかけて、電話会社は通信インフラを再構築するために光ファイバーを広範に使い始めました。
スプリントは、1980年代半ばに 全国初の100％デジタル光ファイバーネットワーク上に設立されました。
エルビウム添加光ファイバー増幅器は、光・電気・光中継器の必要性を排除することで長距離光ファイバーシステムのコストを削減し、1986年にサウサンプトン大学のデイビッド・ペインとベル研究所のエマニュエル・デズルビアによって発明されました。デズルビアの最適化されたレーザー増幅技術に基づき、最初の大西洋横断電話ケーブルが1988年に運用開始されました。
1991年、デサービアとペインは光ファイバーケーブル自体に光増幅器を内蔵する技術を実証しました。この全光システムは、電子増幅器を搭載したケーブルに比べて100倍の情報量を伝送可能でした。また、1991年にはフォトニック結晶光ファイバーも開発されました。この光ファイバーは、全反射ではなく周期構造による回折によって光を導くため、従来の光ファイバーよりも効率的に電力を伝送でき、性能が向上しました。
光増幅器を使用する初の全光ファイバケーブルである TPC-5 は、1996 年に太平洋を横断して敷設されました。翌年、Fiber Optic Link Around the Globe (FLAG) は世界最長の単一ケーブル ネットワークとなり、次世代のインターネット アプリケーションのインフラストラクチャを提供しました。
今日では、医療、軍事、通信、工業、データストレージ、ネットワーク、放送などのさまざまな業界で、さまざまなアプリケーションに光ファイバー技術を適用して使用することができます。
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