WFS的历史最早可以追溯到1900年德国科学家J.F.哈特曼（Johannes Franz Hartmann，1865-01-11～1936-09-13）用打孔的光阑分割采样波前，并用照相底片记录和工具显微镜测量的世界上第一个波前检测的波前传感器；1971年R.夏克（Roland Shack）和B.普拉特（Ben Platt）采用透镜阵列分割采样波前和CCD自动测量的精度更高的夏克哈特曼波前传感器（Shack-Hartmann Wavefront Sensor; SHWFS），夏克哈特曼波前传感器已经成为应用最为广泛的波前传感器；该传感器基于微透镜阵列，将波前分区，每个小区独立成像，根据光瞳小区给出的参考图像位置，就可以测量出波前的斜率。1988年F.罗迪耶（François Roddier）发明了一种波前曲率传感器（Wavefront Curvature Sensor; WFCS），可以实现高效低阶的波前测量，该传感器比较未对焦准确并对称于焦点的两光束截面上的光照度，获得波前斜率。此后不久，一种金字塔波前传感器（Pyramid Wavefront Sensor; PWFS）也被提出，综合了夏克哈特曼波前传感器和波前曲率传感器的采样和增益调节灵活的优点。

除了上述三种广泛应用的夏克哈特曼波前传感器、波前曲率传感器、金字塔波前传感器之外，WFS还有：共光路干涉仪（Common Path Interferometer）、傅科刀口检测（Foucault Knife-edge test）、多横向剪切干涉仪（Multilateral Shearing Interferometer）、伦奇测试法（Ronchi Tester）、剪切干涉仪（Shearing Interferometer）等几种，这些WFS在多个光学传感领域都有着不同程度的成功应用。

波前传感器主要由三大部分组成：用于波前误差转换成光强度变化的光学装置、将光强转换成电信号的探测器和将电信号转换成相位误差的重构器。

为了满足科学对未来大型薄镜面和拼接镜面主动光学以及自适应光学等领域中宽波段、高效率、高分辨、高动态范围、高灵敏度、高相对精度、快速、暗弱光源等的日新月异的要求，波前传感器仍然有着巨大的发展空间，也将在未来各种光学系统中有着举足轻重的作用。