1926年Perrin首先描述了熒光偏振理論。當熒光分子受平面偏振光激發時，如果分子在受激發時期，分子旋轉或翻轉偏離這一平面，發射光將位于與激發光不同的偏振面。如果用垂直的偏振光激發熒光素，可以在垂直的和水平的偏振平面檢測發射光光強(發射光從垂直平面偏向水平平面的程度與熒光素標記的分子的遷移率有關)。如果分子很大，激發時發生的運動極小，發射光偏振程度較高。如果分子小，分子旋轉或翻轉速度快，發射光相對于激發光平面將去偏振化。
之后，Weber將偏振理論拓展，發明了第一臺熒光偏振儀器。Dandliker及其同事將熒光偏振技術應用到生物系統中，如抗體-抗原反應、激素-受體反應。Jolley等人將熒光方法商品化，應用于治療藥物的監測以及人體液中濫用藥物的檢測。
到目前為止，熒光偏振技術廣泛應用于熒光免疫分析、食品安全與環境監測、高通量藥物篩選等。
