人类对于对称和非对称的认识，同人类文明一样古老。古希腊雕塑家波里克勒特（Polycletus，公元前5世纪）在《法规》一书中就使用了“对称”一词。把对称性理解为保持比例的平衡和用这种比例构成的形式完美性。在中世纪的美学中，则把“对称和平衡的观念”看成“统治一切的”。历史跨入近代之后，对称和非对称在自然科学中得到广泛的研究。

英文symmetry一词最早见于1563年，意为部分、比例之间的平衡关系，又称为一种源于比例平衡的美。源于16世纪法语中的symmétrie以及拉丁语中的symmetria，可追溯至古希腊语中的symmetria，意为大小方面的一致、应然的比例或排列。symmetria来源于symmetros，意为具有相同的度量，甚至是成比例的。意含“所排列部分的和谐关系”，最早见于15世纪90年代。而英文asymmetry则到16世纪50年代才出现，源于古希腊语asymmetria，意为和谐、对称或比例的缺乏。抽象的含意则源于asymmetros，意为无公共度量，不成比例的，非对称的。

对称与不对称都是人类在自然界各种事物的几何形状空间变换（如镜面反射、旋转、中心反演等）时形成的，后来扩展到时间变换（平移、反演），20世纪以来进一步扩展到各种不同于时空变换的内在对称变换（量子代数对称变换）。

对称包括空间对称和时间对称。空间对称又包括事物的形象对称和结构对称。形象的对称和非对称是最直观的形式，如雪花六角、梅瓣五分，某些低等生物的辐射对称等。结构对称则是指事物内部结构的对称性和非对称性，如星系、地壳、晶体、分子等的结构，都具有对称性和非对称性。时间对称则是指事物运动变化前后的相似性或者说在时间上表现的周期性（平移、反演）。例如，如单摆周而复始地运动和四季更替是一种时间周期对称性。牛顿方程中以-t代替+t之后形式不变，这是一种时间反演对称性。

客观事物的对称和非对称，反映到主观思维中，就形成概念的对称和非对称。概念的对称和非对称反映了事物本质内容的对称和非对称，如有无、难易、长短、上下、前后、左右、电子和正电子、正粒子和反粒子、物质和反物质等。

在物理学中对称性主要表现为自然定律的形式相对于某种变换关系的不变性，它由数学中的群论给以确切的定量描述。物理学中的对称性是不可测量性和不可区分性的一个结果。例如在经典物理学和量子物理学中严格而普遍存在的时间平移不变性和空间平移不变性，分别对应于时间原点不可绝对测量和空间坐标原点不可绝对测量。由时间原点和空间原点不可区分性所决定的自然定律的不变性，意味着自然规律不随时间和地点而变化。如果事件之间的关系随时都在变化，并且在空间各点都不相同，实验就不能重复，因而发现自然规律就成为不可能。从认识论上说，自然规律的时间和空间位移不变性，是发现自然规律的先决条件。对称性是“自然现象具有规律性”这一命题的一种科学表达方式。

物理学中的不对称性即对称性破缺是在基本粒子理论中引进的，其方式有两种：一种是不依赖于系统状态的明显破缺，另一种是依赖于系统状态的自发破缺。例如，只考虑强相互作用，质子和中子就不可区分，核力具有对称性；当考虑电磁相互作用时，这种对称性就发生明显破缺，质子和中子可以被区分。几乎所有的二级相变都和对称性的自发破缺有关。

对称与非对称是密切联系的，反映了运动规律的多样性。物质世界的对称性和不对称性是对立的统一。对称是事物共性的表现，不对称是事物个性的表现。自然界中的一切对称性都是相对的，它是差异中的同一；自然界中的一切不对称性都是绝对的，它是同一中的差异。对称与不对称是相互包含、相互转化的。对称破缺是事物不断分化、进化的根源，对称性则是事物整化、稳定的标志，事物就是从高度对称性发展而来的。同时，处于对称性自发破缺状态的系统，又经常可以通过相变过渡到对称的状态。

自然界由简单到复杂，由低级到高级的发展，表现了对称与不对称辩证统一程度的不断提高。从认识论上说，自然规律的时间和空间位移不变性，是发现自然规律的先决条件。因此，对称性是“自然规律具有规律性”这一命题的一种科学表述方式。研究对称性和非对称性，为研究事物发展、演化的辩证法提供了自然科学的依据，标志着人类对世界复杂性认识的深化。而对规律的统一性的追求往往表现为：寻求一种对称性，揭示其破缺，再建立更大范围和更高层次的新对称性。