Il fotone è un quanto (v. quanto di energia) del campo elettromagnetico (v. elettromagnetismo), la cui esistenza è stata postulata da Max Planck per ovviare a molti inconvenienti cui conduceva la teoria puramente ondulatoria della luce. La teoria dei fotoni ipotizza che la luce o una qualsiasi radiazione elettromagnetica di frequenza) non si propaghi nello spazio come un flusso continuo di energia, ma si presenti concentrata in pacchetti o granuli di energia, detti appunto «fotoni» o «quanti».
L’ipotesi dell’esistenza del fotone ha risolto il dualismo esistente sul meccanismo di propagazione delle radiazioni elettromagnetiche: infatti, la teoria corpuscolare di Newton (secondo la quale la luce è costituita da corpuscoli emessi dal corpo luminoso in direzione rettilinea), poteva interpretare correttamente la rifrazione e la riflessione, ma non l’interferenza, la diffrazione e la polarizzazione.

Successivamente James Clerk Maxwell propose la teoria ondulatoria, secondo la quale la luce è costituita da onde elettromagnetiche che si propagano nello spazio e in qualsiasi mezzo sempre con la stessa frequenza; tale teoria interpreta correttamente la riflessione, la rifrazione, la diffrazione, la polarizzazione e, parzialmente, l’interferenza, ma non l’effetto fotoelettrico, per il quale, se si aumenta l’intensità di radiazioni incidenti su un metallo, aumenta il numero di elettroni estratti, ma non la loro energia. Infatti, dal punto di vista ondulatorio, un aumento di intensità corrisponde a un aumento di energia incidente (quindi a un aumento dell’energia cinetica degli elettroni estratti); dal punto di vista fotonico, invece, un aumento di intensità equivale a un aumento del numero di incidenti e non della loro energia (cioè a un aumento del numero di elettroni estratti, proprio come confermava l’esperienza).

Con l’avvento della teoria del fotone, invece, anche l’interferenza della luce, mediante il concetto di «treni d’onda», poteva essere chiaramente spiegata. Successivamente Louis-Victor De Broglie completò la visione corpuscolare-ondulatoria, attribuendo ad ogni particella materiale proprietà ondulatorie.