基因突變首先由T.H.摩爾根于1910年在果蠅中發現。H.J.馬勒于1927年、L.J.斯塔德勒于1928年分別用X射線等在果蠅、玉米中最先誘發了突變。1947年C.奧爾巴克首次使用了化學誘變劑,用氮芥誘發了果蠅的突變。1943年S.E.盧里亞和M.德爾布呂克最早在大腸桿菌中證明對噬菌體抗性的出現是基因突變的結果。接著在細菌對于鏈霉素和磺胺藥的抗性方面獲得同樣的結論。于是基因突變這一生物界的普遍現象逐漸被充分認識,基因突變的研究也進入了新的時期。1949年光復活作用發現后,DNA損傷修復的研究也迅速推進。這些研究結果說明基因突變并不是一個單純的化學變化,而是一個和一系列酶的作用有關的復雜過程。
1958年S.本澤發現噬菌體T4的rⅡ基因中有特別容易發生突變的位點──熱點,指出一個基因的某一對核苷酸的改變和它所處的位置有關。
1959年E.佛里茲提出基因突變的堿基置換理論,1961年F.H.C.克里克等提出移碼突變理論(見遺傳密碼)。隨著分子遺傳學的發展和DNA核苷酸順序分析等技術的出現,已能確定基因突變所帶來的DNA分子結構改變的類型,包括某些熱點的分子結構,并已經能夠進行定向誘變。