La rapidità con la quale la luce illumina gli ambienti nei quali si attiva una sorgente luminosa ha fatto pensare per molto tempo che essa si propagasse istantaneamente. Nel 1600 però si cominciò ad ipotizzare che la luce fosse dotata di velocità finita.

Galileo  fu tra i primi ad avanzare tale ipotesi e a tentare un esperimento per verificarla. La strumentazione utilizzata per realizzare l'esperimento si dimostrò inadeguata allo scopo e Galileo giunse alla conclusione che, se la velocità della luce non era infinita, doveva per lo meno essere straordinariamente elevata.

Nella seconda metà del XVII secolo però, Roemer, sfruttando le osservazioni relative ai satelliti di Giove, fu in grado di stabilire che la luce si propagava con velocità finita e ne fornì una prima stima. Nel 1849 il fisico francese Fizeau  escogitò un esperimento capace di misurare la velocità della luce con osservazioni condotte sulla Terra e, non molti anni dopo, un altro fisico francese, Foucault, fu in grado di progettare un esperimento che consentiva di misurare la velocità della luce addirittura entro le mura di un laboratorio. Tali esperimenti stabilirono che la luce si propaga nel vuoto alla velocità di circa 300000 Km/s.

Nel 1864, Maxwell scoprì le onde elettromagnetiche e ipotizzò che la luce fosse un'onda di tal natura. Ventitrè anni dopo, Michelson e Morley , basandosi sulla teoria di Maxwell e sul "Principio dei moti relativi"  di Newton, fecero un esperimento per verificare un'eventuale dipendenza della velocità della luce dal moto della Terra, approdando a un risultato negativo.  Agli inizi del XVII secolo furono proposti due modelli differenti per spiegare la natura della luce; uno corpuscolare, sostenuto da Newton, e un altro ondulatorio, sostenuto da Huygens.(Quest'ultimo in analogia con quanto succedeva con le onde sonore introdusse un mezzo mediante il quale le onde si potevano propagare: l'etere. Occorrerà aspettare il 1905 e il lavoro di Einstein "Sull'elettrodinamica dei corpi in movimento" per il definitivo abbandono di tale concetto.) Stabilire le diverse velocità della luce in mezzi differenti era importante per stabilire quale dei due modelli sulla natura della luce potesse essere quello corretto, attraverso il fenomeno della rifrazione.

Era infatti noto che un raggio di luce, passando da un mezzo come l'aria a un mezzo più denso, come il vetro, modifica il proprio percorso, avvicinandosi all'ideale retta perpendicolare alla superficie di separazione dei due mezzi che passa per il punto di incidenza. Secondo il modello corpuscolare tale fenomeno veniva spiegato  ipotizzando che, quando un corpuscolo luminoso giunge al confine tra aria e vetro, viene attratto dal vetro (che è più denso dell'aria) e incrementa la componente verticale della propria velocità avvicinandosi alla perpendicolare al piano di separazione passante per il punto d'incidenza. Quindi, se così fosse, la velocità della luce dovrebbe essere maggiore in un mezzo più denso. In base al modello ondulatorio, invece, il mutamento della direzione dei fronti d'onda verso la perpendicolare al piano d'incidenza è associato a una diminuzione della loro velocità. Questo comporterebbe un'ipotesi opposta a quella sostenuta da Newton, cioè che la velocità della luce sia maggiore in un mezzo meno denso.

Le prime misure della velocità della luce in mezzi diversi dall'aria furono eseguiti da Foucault, e confermarono la natura ondulatoria della luce.