Molte figure del mondo antico avevano idee sulla visione. Platone, Aristotele, Euclide, Tolomeo e Galeno avevano tutti le loro idee, ma la maggior parte di queste idee erano speculazioni. Non erano basate su alcun metodo scientifico.
Alhazen (965-c. 1040) condusse indagini ed esperimenti sulla percezione visiva. Estese il lavoro di Tolomeo sulla visione binoculare e commentò le opere anatomiche di Galeno.
Si ritiene che Leonardo da Vinci (1452-1519) sia stato il primo a riconoscere le speciali qualità ottiche dell'occhio. Scrisse: "La funzione dell'occhio umano ... è stata descritta da un gran numero di autori in un certo modo. Ma io ho scoperto che è completamente diversa". La sua principale scoperta sperimentale fu che c'è solo una visione distinta e chiara alla linea della vista, la linea ottica che termina alla fovea. Anche se non ha usato queste parole letteralmente, è in realtà il padre della moderna distinzione tra visione foveale e periferica.
Hermann von Helmholtz esaminò l'occhio umano e concluse che era, otticamente, piuttosto povero. Le informazioni di scarsa qualità raccolte dall'occhio gli sembrarono rendere impossibile la visione. Così pensò che la visione potesse essere solo il risultato di qualche forma di inferenza inconscia. Oltre alle informazioni provenienti dagli occhi, il cervello utilizzava informazioni provenienti da esperienze precedenti. Il mondo così come viene sperimentato è costruito da supposizioni e conclusioni a partire da dati incompleti, utilizzando l'esperienza precedente del mondo.
Esempi di ipotesi ben note, basate sull'esperienza visiva, sono:
- la luce viene dall'alto
- gli oggetti non sono normalmente visti dal basso
- i volti sono visti (e riconosciuti) in posizione verticale.
- gli oggetti più vicini possono bloccare la vista di quelli più lontani, ma non viceversa
- le figure (cioè gli oggetti in primo piano) tendono ad avere bordi convessi
Lo studio delle illusioni visive (casi in cui il processo di inferenza va storto) ha fornito molte informazioni sul tipo di assunzioni che il sistema visivo fa.