早在1966年，P.卡雷就提出了时间相移干涉的基本思想，他设计的四步等步长算法是最常用的算法之一，由于当时技术水平和设备条件的限制，未能得到进一步发展。1974年，J.H.布吕南等人描述了时间相移干涉原理，采用压电陶瓷作为相移元件，在特怀曼-格林干涉仪中推动用于反射参考光的镜子，以改变参考光的光程。利用该系统测量了光学平面、透镜的外形。

利用基于位相的方法进行表面高度测量时，从图像信息中得到的数据是表面的相位信息，它和表面高度信息具有一定的对应关系，需要经过相位－高度转换才能得到每个像素点的离面高度数据，该转换公式为：

式中为光源波长；为图像中某像素点处的实际相位；为该点转换后的表面高度值。

时间相移干涉的相移算法多，甚至有许多相移算法的推导方法。根据这些方法设计合适的算法。光电技术、计算机技术和激光技术的不断进步，使得这一技术得到更快的发展，并在光学元件质量检测、全息、散斑干涉计量等方面得到广泛应用。为了扩大测量范围，相移干涉技术也被应用到朗奇检验法、剪切干涉仪、斐索干涉仪等其他传统干涉仪中。在轮廓测量领域，相移干涉技术的应用也很广泛。如正弦相位调制干涉仪、测量面振动法外差表面轮廓仪等。