1934年，Moldavan使懸浮的紅細胞從一個毛細玻璃管中流過，每個通過的細胞可被一個光電裝置記錄下來。這就是流式細胞儀的雛形。
1965年，Kamentsky用紫外吸收和可見光散射兩個參數同時測量未染色細胞，給出細胞中核酸的含量和細胞大小。奠定了多參數流式細胞測量的基礎。
1967年，Van Dilla和Los Alamos採用了層流流動室和氬雷射器，開發出了液流束、照明光軸、檢測系統三者相互垂直的流式細胞儀。這成為目前各種流式細胞儀的基礎。
1969年，Fulwyler利用靜電墨水噴射液滴偏轉技術，建立了流式細胞分選術。
Ehrlich和Wheeless利用飛點掃描技術和縫掃描技術使零解析度的流式細胞儀變成了低解析度的流式細胞儀。
20世紀70年代，隨著Kohler和Milstein成功提出了單克隆抗體技術和螢光標記技術，為特異研究和分析細胞奠定了良好的基礎。
1973年，美國BD公司和美國史丹福大學合作，研製開發並生產了世界上第一臺商用流式細胞儀FACS I。
20世紀80年代，流式細胞儀的數據採集、存儲、顯示、分析日趨完善，隨著樣品製備方法的增加，新的螢光染料和細胞標記物的出現，使流式細胞儀的應用範圍逐漸擴大。
20世紀90年代，與之配套的標本製備儀和自動進樣器的問世，以及適合臨床應用的單克隆抗體的增加，使流式細胞儀逐漸從科研單位進入醫院的中心實驗室和檢驗科，成為現代化的臨床檢驗儀器的一部分。
目前，流式細胞儀同時朝著更加專業化和更加普及化的兩個不同的方向發展。
更加專業化是指儀器更精密、更靈敏地進行更多參數的分析和更快、更純地進行細胞分選。
更加普及化是指儀器更易於使用，使之成為實驗室裡更常用的儀器。