真空管的歷史可溯自燈泡的發(fā)明人湯瑪斯·愛迪生(Thomas Alva Edison)。1880年某日,他好奇地在燈泡中多放了一個(gè)電極,且灑了點(diǎn)箔片,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了奇特的現(xiàn)象:第三極通正電時(shí),箔片毫無反應(yīng);但通負(fù)電時(shí),箔片隨即翻騰漂浮。當(dāng)時(shí)愛迪生不知道此現(xiàn)象的起由,但由于他不經(jīng)意的發(fā)現(xiàn),這個(gè)現(xiàn)象后來被稱為愛迪生效應(yīng)。一直到1901年,歐文·理查森提出定律,說明電子的激發(fā)態(tài)引起箔片漂浮,后更以此拿到1928年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。接著約翰·阿布羅斯·佛萊明(John Ambrose Fleming)在1904年發(fā)展出二極管,李·德佛瑞斯特(Lee De Forest)更在1907年作出第一個(gè)三極管。
在二十世紀(jì)中期前,因半導(dǎo)體尚未普及,基本上當(dāng)時(shí)所有的電子器材均使用真空管,形成了當(dāng)時(shí)對真空管的需求。但在半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展普及和平民化下,真空管因成本高、不耐用、體積大、效能低等原因,最后被半導(dǎo)體取代了。但是可以在音響、微波爐及人造衛(wèi)星的高頻發(fā)射機(jī)看見真空管的身影。部份戰(zhàn)斗機(jī)為防止核爆造成的電磁脈沖損壞,機(jī)上的電子設(shè)備亦采用真空管。另外,像是電視機(jī)與電腦陰極射線管顯示器內(nèi)的陰極射線管以及X光機(jī)的X射線管等則是屬于特殊的真空管。