光子的概念是愛因斯坦在1905年至1917年間提出的，當(dāng)時被普遍接受的關(guān)于光是電磁波的經(jīng)典電磁理論無法解釋光電效應(yīng)等實驗現(xiàn)象。相對于當(dāng)時的其他半經(jīng)典理論在麥克斯韋方程的框架下將物質(zhì)吸收和發(fā)射光的能量量子化，愛因斯坦首先提出光本身就是量子化的，這種光量子（英語：light quantum，德語：das Lichtquant）被稱作光子。這一概念的形成帶動了實驗和理論物理學(xué)在多個領(lǐng)域的巨大進(jìn)展，例如激光、玻色-愛因斯坦凝聚、量子場論、量子力學(xué)的統(tǒng)計詮釋、量子光學(xué)和量子計算等。根據(jù)粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型，光子是所有電場和磁場的產(chǎn)生原因，而它們本身的存在，則是滿足物理定律在時空內(nèi)每一點具有特定對稱性要求的結(jié)果。光子的內(nèi)秉屬性，例如質(zhì)量、電荷、自旋等，則是由規(guī)范對稱性所決定的。2014年發(fā)現(xiàn)‘光子’也凝聚，2015年聯(lián)合國教科文組織將‘2015年命名為“光子之年”，這年將大量的探索光子，光量子，激光子的質(zhì)能特性。
1905年，年輕的科學(xué)家愛因斯坦發(fā)展了普朗克的量子說。他認(rèn)為，電磁輻射在本質(zhì)上就是一份一份不連續(xù)的，無論是在原子發(fā)射和吸收它們的時候，還是在傳播過程中都是這樣。愛因斯坦稱它們?yōu)椤肮饬孔印?，簡稱“光子”，并用光量子說解釋了光電效應(yīng)，這成為愛因斯坦獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎的主要理由。其后，康普頓散射進(jìn)一步證實了光的粒子性。它表明，不僅在吸收和發(fā)射時，而且在彈性碰撞時光也具有粒子性，是既有能量又有動量的粒子。如此，光就既具有波動性（電磁波），也具有粒子性（光子），即具有波粒二象性。后來，德布羅意又將波粒二象性推廣到了所有的微觀粒子。
光子具有能量ε=hν和動量p=hν∕c,是自旋為1的玻色子。它是電磁場的量子，是傳遞電磁相互作用的傳播子。原子中的電子在發(fā)生能級躍遷時，會發(fā)射或吸收能量等于其能級差的光子。正反粒子相遇時將發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化成為幾個光子。光子本身不帶電，它的反粒子就是它自己。光子的靜止質(zhì)量為零，在真空中永遠(yuǎn)以光速c運動，而與觀察者的運動狀態(tài)無關(guān)。由于光速不變的特殊重要性，成為建立狹義相對論的兩個基本原理之一。
與其他量子一樣，光子具有波粒二象性：光子能夠表現(xiàn)出經(jīng)典波的折射、干涉、衍射等性質(zhì)（關(guān)于光子的波動性是經(jīng)典電磁理論描述的電磁波的波動還是量子力學(xué)描述的幾率波的波動這一問題請參考下文波粒二象性和不確定性原理）；而光子的粒子性則表現(xiàn)為和物質(zhì)相互作用時不像經(jīng)典的波那樣可以傳遞任意值的能量，光子只能傳遞量子化的能量，即： 這里是普朗克常數(shù)，是光波的頻率。對可見光而言，單個光子攜帶的能量約為4×10-19焦耳，這樣大小的能量足以激發(fā)起眼睛上感光細(xì)胞的一個分子，從而引起視覺。除能量以外，光子還具有動量和偏振態(tài)，不過由于有量子力學(xué)定律的制約，單個光子沒有確定的動量或偏振態(tài)，而只存在測量其位置、動量或偏振時得到對應(yīng)本征值的幾率。2014年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光子在特質(zhì)空間下會凝聚，這就是光子的粒子特質(zhì)相態(tài)，使得光量子在場能凝聚相中可以被測量，因為‘光粒子凝聚’可測量性，2015年，聯(lián)合國教科文
組織將2015年命名為“光子之年”。
光子的概念也應(yīng)用到物理學(xué)外的其他領(lǐng)域當(dāng)中，如光化學(xué)、雙光子激發(fā)顯微技術(shù)，以及分子間距的測量等。在當(dāng)代相關(guān)研究中，光子是研究量子計算機的基本元素，也在復(fù)雜的光通信技術(shù)，例如量子密碼學(xué)等領(lǐng)域有重要的研究價值。
能量光子是一種超物質(zhì)，不易于被利用。
從光到光子到“光粒子”到十八世紀(jì)為止的大多數(shù)理論中，光被描述成由無數(shù)微小粒子組成的物質(zhì)。由于微粒說不能較為容易地解釋光的折射、衍射和雙折射等現(xiàn)象，笛卡爾（1637年） 、胡克（1665年）和惠更斯（1678年）等人提出了光的（機械）波動理論；但在當(dāng)時由于牛頓的權(quán)威影響力，光的微粒說仍然占有主導(dǎo)地位。十九世紀(jì)初，托馬斯·楊和菲涅爾的實驗清晰地證實了光的干涉和衍射特性，到1850年左右，光的波動理論已經(jīng)完全被學(xué)界接受。1865年，麥克斯韋的理論預(yù)言光是一種電磁波，證實電磁波存在的實驗由赫茲在1888年完成，這似乎標(biāo)志著光的微粒說的徹底終結(jié)。
然而，麥克斯韋理論下的光的電磁說并不能解釋光的所有性質(zhì)。例如在經(jīng)典電磁理論中，光波的能量只與波場的能量密度（光強）有關(guān)，與光波的頻率無關(guān)；但很多相關(guān)實驗，例如光電效應(yīng)實驗，都表明光的能量與光強無關(guān)，而僅與頻率有關(guān)。類似的例子還有在光化學(xué)的某些反應(yīng)中，只有當(dāng)光照頻率超過某一閾值時反應(yīng)才會發(fā)生，而在閾值以下無論如何提高光強反應(yīng)都不會發(fā)生。
與此同時，由眾多物理學(xué)家進(jìn)行的對于黑體輻射長達(dá)四十多年（1860-1900）的研究因普朗克建立的假說而得到終結(jié)，普朗克提出任何系統(tǒng)發(fā)射或吸收頻率為
