Ảo ảnh quang học đã được tìm thấy trong các bức tranh hang động, vì vậy ảo ảnh quang học không được coi là một phát minh mà thay vào đó là kết quả của việc con người bắt chước các dạng hình học được thấy trong tự nhiên thông qua kiến trúc và nghệ thuật. Nhà thiên văn học Ả Rập Alhazen đã viết về ảo ảnh quang học trên bầu trời vào thế kỷ thứ 10.
Johann Oppel đã tiến hành một trong những cuộc điều tra sớm nhất về ảo ảnh quang học vào năm 1854. Ảo ảnh Oppel-Kundt là một mô hình hình học trong đó một khoảng cách xác định, được phân tách bằng vạch chia, trông dài hơn khoảng cách tương tự không có vạch. Ảo ảnh thu hút sự chú ý của nhà khoa học, sau khi ông ghi nhận những sai sót lặp đi lặp lại trong bản phác thảo của học sinh.
Mặc dù cụm từ "ảo ảnh quang học" gợi ý rằng đó là một hiện tượng thị giác, nhưng nó thực sự là do não bộ giải thích những hình ảnh này.
