Сучасний стан фізіології рослин є результатом більш як 200 літнього терміну її розвитку. Зародилася фітофізіологія в 17 – 18 ст., як відгалуження ботаніки. Початок наукового підходу до фізіології рослин заложив Ян-Батіст Ван-Гельмонт (1579 – 1644), який провів перший кількісний вегетаційний дослід з метою вивчення шляхів живлення рослин. На основі своїх дослідів він дійшов помилкового висновку про те, що вода є єдиним поживним середовищем для рослин. Один з основоположників мікроскопічної анатомії рослин Мальпігі (1628 – 1694) свої анатомічні відкриття певних мікроструктур поєднував з їхніми функціями, що мало важливе значення для майбутньої фізіології рослин. У 1727 році англійський ботанік і хімік Гейлс у своїй книзі «Статика рослин» висловив припущення про можливість живлення рослин за допомогою листків із повітря. Пізніше Соссюр (1767 – 1845) показав участь води в повітряному живленні. Так поступово складалось уявлення про фотосинтетичну функцію рослин, хоча сам термін «фотосинтез» Пфеффер запропонував лише 1887 р. Після відкриття фотосинтезу, а також законів збереження матерії та енергії, фізіологія рослин все більше включала в поле зору повітряне середовище і сонячне світло як основні матеріальні і енергетичні джерела існування зеленої рослини.
Однак, як самостійна галузь науки фізіологія рослин остаточно відокремилась від ботаніки у 1800 р., коли Сенеб’є (1742 – 1803) ввів термін «фізіологія рослин» та написав перший підручник з цієї дисципліни, де висвітлив суть предмета, методи і завдання цієї науки. В царській Росії фізіологія рослин довго не відокремлювалась у самостійну дисципліну, і лише в 1863 р. новим університетським статутом були створені кафедри фізіології рослин. Першим російським ботаніком-фізіологом треба ввважати Рачинського (1833 – 1902) – професора кафедри фізіології рослин Московського університету. На першому етапі розвитку фізіологія рослин була наукою університетською. Перший російський підручник з фізіології рослин написав у 1887 р. проф. Фаміцин, на його зміну вийшов у світ підручник Палладіна, що перевидавався 9 разів.
На поч. 20 ст відбулась остаточна диференціація фізіології рослин на основні її розділи, причому деякі з них набули такого великого значення, що в перші десятиріччя перетворились на самостійні дисципліни з власними теоретичними основами та широким виходом в практику: 1902 р. – вірусологія, 1910 р. – агрохімія, 1930 р. – мікробіологія, біохімія. В 1934 р. було створено Інститут фізіології рослин АН СРСР
