A primeira menção e descoberta dos princípios por trás da câmera pinhole, precursora da câmera obscura, pertence a Mozi (470 AC a 390 AC), um filósofo chinês e fundador do moicismo. Mais tarde, Aristóteles (384 a 322 AC) entendeu o princípio óptico da câmera pinhole. Ele viu a forma crescente de um sol parcialmente eclipsado projetado no chão através dos buracos de uma peneira, e os espaços entre as folhas de um pinhole de árvore.
A primeira câmera obscura foi posteriormente construída por um cientista iraquiano chamado Abu Ali Al-Hasan Ibn al-Haytham, nascido em Basra (965-1039 d.C.), conhecido no Ocidente como Alhacen ou Alhazen, que realizou experimentos práticos sobre ótica em seu Livro da Óptica.
Em suas várias experiências, Ibn Al-Haitham usou o termo "al-Bayt al-Muẓlim"(árabe: البيت المظلم), traduzido em inglês como sala escura. No experimento que ele empreendeu, para estabelecer que a luz viaja no tempo e com velocidade, ele diz: "Se o buraco foi coberto com uma cortina e a cortina foi retirada, a luz que viaja do buraco para a parede oposta consumirá tempo". Ele reiterou a mesma experiência ao estabelecer que a luz viaja em linhas retas. A experiência mais reveladora que realmente introduziu a câmara obscura foi em seus estudos da forma de meia lua da imagem do sol durante eclipses que ele observou na parede oposta a um pequeno orifício feito nas persianas das janelas. Em seu famoso ensaio "Sobre a forma do eclipse" (Maqālah fī Sura al-Kosūf) (árabe: مقالة في صورةالكسوف) ele comentou sobre sua observação "A imagem do sol no momento do eclipse, a menos que seja total, demonstra que quando sua luz passa por um buraco estreito e redondo e é lançada em um plano oposto ao buraco, assume a forma de uma foice de lua".
Em sua experiência da luz do sol, ele estendeu sua observação da penetração da luz através do orifício para concluir que quando a luz do sol alcança e penetra no buraco faz uma forma cônica nos pontos de encontro no orifício, formando mais tarde outra forma cônica inversa à primeira na parede oposta na sala escura. Isto acontece quando a luz do sol diverge do ponto "ﺍ" até atingir uma abertura "ﺏﺤ" e é projetada através dela em uma tela no ponto luminoso "ﺩﻫ". Como a distância entre a abertura e a tela é insignificante em comparação com a distância entre a abertura e o sol, a divergência da luz solar depois de passar pela abertura deve ser insignificante. Em outras palavras, "ﺏﺤ" deve ser aproximadamente igual a "ﺩﻫ". Entretanto, observa-se que o "ﻙﻁ" é muito maior quando os caminhos dos raios que formam as extremidades do "ﻙﻁ" são retraídos na direção inversa, verifica-se que eles se encontram em um ponto fora da abertura e depois divergem novamente em direção ao sol, como ilustrado na figura 1. Esta foi de fato a primeira descrição precisa do fenômeno Camera Obscura.
Em termos de câmera, a luz converge para a sala através do orifício transmitindo com ela o(s) objeto(s) que está(ão) voltado(s) para ela. O objeto aparecerá em cores completas, mas de cabeça para baixo na tela/parede oposta ao buraco dentro da sala escura. A explicação é que a luz viaja em linha reta e quando alguns dos raios refletidos de um objeto brilhante passam pelo pequeno buraco em material fino, eles não se dispersam mas se cruzam e se reformam como uma imagem de cabeça para baixo em uma superfície plana branca mantida paralela ao buraco. Ib Al-Haitham estabeleceu que quanto menor for o buraco, mais clara será a imagem.
Embora tanto a câmera pinhole quanto a câmera obscura sejam creditadas a Ibn al-Haytham, a câmera obscura foi descrita pela primeira vez por Aristóteles, que foi o primeiro a descrever como uma imagem é formada no olho, usando a câmera obscura como uma analogia. Alhazen afirma (na tradução latina), e com respeito à câmera obscura, "Et nos non inventimus ita", nós não inventamos isto.
