自古以来，动物，尤其是高等动物（包括人类）是怎样产生的，一直令人困惑不解。由于动物的卵子或早期胚胎较小并且大部分是体内发育的，肉眼无法精确地观察。因此，古代关于胚胎发育的论述，或是仅凭肉眼观察的有限结果，或是掺杂着臆想，大多是相当粗糙或错误的。显微镜和显微制片术的发明、使用和改进，对于胚胎学的发展起了促进作用。在显微镜下，不仅可以观察活体胚胎的演变，还可以研究经过固定剂固定染色后的胚胎；既可以研究外形的变化，也可以通过切片，研究其内部的结构，并把不同发育阶段的胚胎进行对比，进而了解发育过程的内部变化。此外，利用连续切片和重建技术，将胚胎的某一部分或某一器官进行重建，可以更为具体地了解胚胎的形态变化过程。

胚胎学是现象与本质的融合，其发展经历了漫长而曲折的过程，从形态描述的比较胚胎学到用实验手段探究发育过程的实验胚胎学，从研究胚胎发育化学本质的化学胚胎学到从基因和细胞水平阐释生命过程的分子胚胎学，每一个阶段的进步，都凝聚了生物学家的智慧与努力。人们已经认识到，胚胎的发育是在分子水平、化学水平、细胞水平、组织器官水平直至个体水平的协同动态变化过程。随着分子生物学、细胞生物学及遗传学的不断进步，以及显微成像技术的改进与革新，科学家们对于胚胎发育过程的认识也更为精细并逐步完善。

17世纪，意大利生物学家M.马尔皮基^[注]开始研究鸡胚的发育，观察了心脏和血管等器官的形成过程；荷兰解剖学家R.D.赫拉夫^[注]和荷兰生物学家J.斯瓦默丹^[注]详细地叙述了哺乳动物卵巢的滤泡（格拉夫氏泡）。18世纪，C.F.沃尔夫仔细研究了鸡胚发育，正确理解了肠管的形成。

19世纪，德国生物学家K.E.von贝尔^[注]精密地观察了鱼类、两栖类、鸡和哺乳类的胚胎，并且做了正确的概括。他研究了各类动物的早期发育，证实了德国胚胎学家H.C.潘德尔^[注]于1817年提出的胚层学说，并根据观察到的事实提出了贝尔法则：各种脊椎动物的早期胚胎都很相似，随着发育的进展才逐渐出现不同种类所独有的特征。例如，脊椎动物共有的构造——脊索和神经管在各类胚胎中均最先出现，彼此相似。鉴于他在该领域的贡献，一般认为K.E.von贝尔是胚胎学的奠基人。

19世纪，胚胎学蓬勃发展，内因是众多门类动物变化多端的个体发育历程吸引着人们去探索，外因是进化论的问世促使人们从各类动物胚胎发育的研究中寻找进化学说的证据。19世纪末，已对所有常见类群的胚胎发育都做了详尽的叙述，还研究了一些稀少的动物，例如星虫、帚虫和缓行类的胚胎发育。这些丰富的成果，使人们对整个动物界的胚胎发育有了比较全面的了解，也对其他学科的发展产生了深远的影响。

20世纪50年代，随着DNA双螺旋结构的破译，以及分子生物学、细胞生物学和遗传学的蓬勃发展，胚胎学开始从基因水平解释发育过程及形态变化，试图探索基因和表观遗传修饰的调控机制。现代的胚胎学依然是生物学的重要领域，主要研究和关注发育过程中的遗传调控。例如，形态发生素与细胞信号转导、形态发生素在疾病和突变中的作用及其与干细胞研究的联系等。

胚胎学研究生物个体发育过程中形态结构变化，范围广泛，内容丰富，其研究范畴包括3种含意：①胚胎发育是连续的过程，必须研究不同时期的材料，才能比较全面地了解胚胎结构在发育过程中的变化。②胚胎是一个整体，由各种组织和器官组成，它们的变化构成了胚胎发育的总体演变。胚胎某一部分、某一器官或系统的变化固然可以作为研究对象，但是既不能用部分代替整体，也不能忽略各个部分。必须对各部分的变化有确切的了解，才能正确认识胚胎整体是怎样逐渐发育起来的。③动物界种类繁多，各门动物的胚胎都是胚胎学的研究对象。同一门中各纲的动物，发育的细节可能颇有差别，也应分别研究。例如，脊索动物门各纲（圆口纲、两栖纲、爬形纲、鸟纲、哺乳纲等）早期的发育过程也有差别。因此，除细致地研究一些代表性动物的胚胎外，对其他种类亦不能偏废，才能了解发育的一般规律。

21世纪以来，随着生物学研究技术的发展与创新，胚胎学研究也从宏观的胚胎发育过程观察走向微观的机制调控研究。胚胎学与遗传学、细胞生物学、分子生物学和生物信息学等学科的交叉融合越来越深入，例如转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）、CRISPR/Cas等基因编辑技术，单细胞转录组和表观组等高通量组学技术，空间组学技术及高分辨率显微成像技术等的开发与应用，使得科学家们能够将胚胎发育的形态观察与分子水平和细胞水平的动态变化有机结合，更为深入地认识胚胎的演变过程。此外，在生物伦理学允许的范畴内，科学家们也在尝试利用胚胎干细胞等技术在体外模拟胚胎发育过程。