Grunnlaget for fotokjemien ble lagt av Grotthus i 1817 ut fra teoretiske studier og av J. W. Draper i 1843 ut fra eksperimentelle undersøkelser. Deretter har fotokjemien gjennomgått en rivende utvikling. Ved hjelp av lasere kan man nå studere prosesser som varer så kort tid som 10-15 s (femtoekund-spektroskopi). Den mest kjente og viktigste fotokjemiske reaksjonen er karbondioksidassimilasjonen i planter (se fotosyntese). Fotokjemiske reaksjoner er viktige innenfor atmosfærekjemien (se fotokjemisk smog). Også innenfor det praktiske liv spiller fotokjemiske prosesser en viktig rolle. F.eks. er den fotografiske prosessen av fotokjemisk art: Sølvbromid spaltes ved hjelp av lys.