I fisici di Berkeley California iniziarono a lavorare sull'accelerazione delle particelle subatomiche negli anni '20. Nel 1929, Ernest O. Lawrence costruì il primo ciclotrone per accelerare le particelle subatomiche. Durante la seconda guerra mondiale, un laboratorio lì faceva parte del Progetto Manhattan. Gli furono dati soldi dall'esercito. Nel 1942, Lawrence assunse Arthur Brown, Jr. (progettista della Coit Tower a San Francisco) per progettare un nuovo edificio circolare per contenere il nuovo ciclotrone di Lawrence di 4,67 m (184 pollici). Quell'edificio, con espansioni, è quello in cui si trova oggi l'ALS. Il laboratorio fece parte della Commissione per l'Energia Atomica degli Stati Uniti fino al 1977, quando fu trasferito al Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
I fisici hanno continuato a migliorare gli acceleratori di particelle aumentando la loro energia. I progettisti volevano un'energia più alta per studiare gli elementi costitutivi più piccoli della materia. Fin dall'inizio, i fisici si resero conto che quando le particelle cariche giravano, emettevano radiazioni elettromagnetiche. All'inizio degli anni '50, altri scienziati cominciarono a usare questa radiazione per esperimenti non collegati alle collisioni per "distruggere l'atomo" che erano l'obiettivo primario delle macchine. Gli acceleratori di particelle passarono dai ciclotroni ai sincrotroni, dove le particelle viaggiavano in cerchio piuttosto che in un percorso a spirale. I costi di costruzione aumentarono man mano che i sincrotroni diventavano più grandi, al punto che molte nazioni si unirono per costruire un solo grande sincrotrone in Europa (CERN) per condurre esperimenti di frantumazione dell'atomo. Altri laboratori di sincrotrone, come il Lawrence Berkeley Lab, non avevano abbastanza energia per scoprire nuove particelle. Così, sono passati a usare le loro macchine come fonte di radiazione elettromagnetica. Invece di sintonizzare la macchina per far viaggiare più velocemente le particelle, impararono a muovere il fascio di particelle per emettere particolari frequenze di luce. Negli anni '80 e '90, gli scienziati volevano riprogettare i sincrotroni per generare una luce più brillante (una radiazione elettromagnetica più intensa) che mai. Questi progetti furono chiamati "sincrotroni di terza generazione". L'ALS fu il primo sincrotrone di terza generazione messo in funzione.
Quando l'Advanced Light Source fu proposto per la prima volta nei primi anni '80 dall'ex direttore del Lawrence Berkeley Lab David Shirley, gli scettici lo soprannominarono "il tempio di Shirley" e dubitarono dell'uso di un sincrotrone sintonizzato per produrre raggi X morbidi e luce ultravioletta. Secondo l'ex direttore dell'ALS Daniel Chemla, "Il caso scientifico per una struttura di terza generazione di raggi X morbidi come l'ALS è sempre stato fondamentalmente solido. Tuttavia, convincere la grande comunità scientifica a crederci è stata una battaglia in salita".
Nel budget dell'amministrazione Reagan del 1987, il presidente Ronald Reagan stanziò 1,5 milioni di dollari per la costruzione dell'Advanced Light Source.
