早在18世紀之前，物理學家就意識到自然界中很多物理過程都會導致極值的出現，尤其是最小值。例如，光線在鏡面上的反射，入射角與出射角是相等的，這種路線會使得反射光到達任意固定點的路線是最短的。雖然光線經過了一條折線，但就像古埃及人拉緊繩子測量兩點間距離一樣，它始終選取的是長度最小的路徑。
這導致1662年費馬原理的出現：光線傳播的路徑是耗時最少的路徑。1744年，莫培督在總結各類其它極值現象之後，首次指出了作用量在極值現象中的重要地位。莫培督給出的最小作用量原理指出，對於所有自然現象，作用量會趨向於最小值（實際應為極值，包括最大值）。例如運動物體的作用量被他定義為動量p與運動距離s的乘積，物體的運動必須使ps為最小值。
也就在同年，歐拉也給出了最小作用量原理的準確表述，在後來拉格朗日的進一步貢獻下，最小作用量原理（變分原理）逐漸成為了物理學第一原理，一個簡簡單單的原理，一直使用到了300年後的今天，因為它幾乎原則上可以導出一切物理過程的運動方程。
作用量怎麼理解呢？從量綱的角度來講，作用量的量綱為能量與時間的乘積或動量與長度的乘積——ML^2/T。其直觀的理解就是力學系統的能量在一定時間段內的「持續貢獻」或動量在空間距離上的「持續貢獻」，同樣的能量保持的時間越久，系統的作用量越大，同樣的時間段，能量越大系統的作用量就越大。
在形式上，由於能量一般是時間的函數，動量一般是位置坐標的函數，因此作用量是對時間或位置的積分。
現代物理學中，準確描述一個物理定律，普遍以微分方程來刻畫由變量(時間、位置等)的無窮小增量(變量的微分)所引起的相應物理量的變化。
應用最小作用量原理，可以通過物理系統在初始狀態、最終狀態的確定值來獲得系統演變過程中每一個狀態的確定值。因此物理系統運動規律的最一般形式由最小作用量原理給出，每一個系統的演化規律都可以用確定的拉格朗日量表述。
對拉格朗日量進行積分，就得到系統的作用量。因此拉格朗日量是對系統能量的推廣。
最小作用量原理表明物理系統在兩個確定位置間的運動必定使作用量S取極值(最大值或最小值)，因此對作用量S取變分並應用分部積分，可以得到系統的運動方程——拉格朗日方程。
最小作用量原理在廣義相對論中的應用，使得愛因斯坦成功推導出了引力場方程，直接應用拉格朗日方程也使他得到了四維時空的測地線方程。最小作用量原理在量子場論中的應用，使得女物理學家諾特得到了諾特守恆定律，通過場的整體規範不變性解釋了電荷的起源。沒有最小作用量原理，就不存在楊.米爾斯方程……
最小作用量原理的應用太多了，也太重要了，可以解釋光在不同介質中的折射，又可以導出廣義相對論的場方程，完全可以說，最小作用量原理是當之無愧的物理學第一原理。不過，最小作用量原理的起源是什麼，怎樣從更基本的理論中導出最小作用量原理，是現代物理學研究的一大課題！
生出宇宙萬物的物理學第一原理，你理解了嗎？