萬花筒利用平面鏡的成像原理製作，通過光的折射而產生影像。
1816年，蘇格蘭物理學家大衛・布魯斯特爵士發明了萬花筒。布魯斯特主要從事光學和光譜研究，他在童年時代就十分喜歡光學實驗，一生中的大部分時間都用在了他所喜愛的光學上。一次，他在用多面鏡子研究光的性質時，看到了幾面相對放置的鏡子裡經
過多次反射呈現出來的景象，便放了一些花紙在鏡子組成的空腔裡，結果，他看到了一些對稱的圖案，而且每變動一下花紙的位置，圖案就會變換一次。
為了能使圖案不斷地變換，他將三面成角度的鏡子放在一個圓筒裡，再將花紙放在筒端的兩層玻璃間。隨著三角鏡中鏡子的角度變化，影像的數目也隨之變化；影像重疊後形成各種圖案，不停地轉動萬花筒就可以看到不斷變換的圖案。就這樣他製作出了只要輕輕轉動就能看到不同圖案的萬花筒。萬花筒在一夜之間便獲得了意外的成功。這個一動就能產生美妙圖案的小東西，算得上是當時的「電視機」了。一旦某個圖案消失了，要轉動幾個世紀才能出現同樣的組合。
萬花筒的發明被列入科學重大發明而載入史冊，博物館裡也收藏有一些製作精美的萬花筒。由於萬花筒既是美侖美奐的藝術作品，又是能培養思維和觀察能力的益智玩具，所以深受小孩子和成年人的喜愛，並在人們的手中不斷地翻新花樣。例如，有人在萬花筒裡放上30―40個像教堂塔尖一樣的玻璃小瓶，裡面裝上油，在油裡浸著玻璃粒、細珊瑚片、貝殼和沙粒。這些密封的小玻璃瓶一動，瓶裡那些閃閃發光的微粒就會升降。除了這些東西以外，還放入紮緊的細絲線、馬鬃以及各種螺旋形的、彎曲的小東西。這樣，使萬花筒轉動起來，就好像在欣賞一場精彩的芭蕾舞表演。