现代量子点技术要追述到上世纪70年代中期，它是为了解决全球能源危机而产生发展起来的。通过光－电化学（例如太阳能转化）研究，开发出半导体与液体之间的结合面，以利用纳米晶体颗粒优良的体表面积比来产生能量。初期研究始于上世纪80年代早期2个实验室的科学家：贝尔实验室的Louis Brus博士和前苏联Yoffe研究所的Alexander Efros 和 A.I. Ekimov博士。Brus博士与同事用纳米晶体半导体材料做试验，观察到同一种物质可产生不同的颜色。这个工作对于了解量子局限效应很有帮助，该效应解释了量子大小和颜色之间的相互关系。当半导体材料体积改变时，就会产生科学家在研究中观察到的光学现象。科学家发现了使量子点溶于水的方法。在纳米晶体周围加一无机保护外壳，用蓝光对准它们，会使量子点发出耀眼光芒。
量子点独特的性质基于它自身的量子效应，当颗粒大小到达纳米级时，尺寸限域将引起尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而派生出与常观体系和微观体系不同的低维物性的纳米体系，展现出许多不同于宏观体材料的物理化学性质。这些特性在非线性光学、磁介质、生物、医药及功能材料等方面具有极为广阔的应用前景。
对纳米晶体来说，电子空穴对的玻尔半径决定了晶体尺寸大小。由于纳米晶体极小，量子点的光学、电子、化学性质主要是由表面的大小和化学作用决定的。量子点的直径比一个电子空穴的玻尔半径还小，通过一个光子和纳米晶体的相互作用形成的电子空穴最终导致了量子限域效应。量子限域效应实际上加强了许多非线性效应。
表面效应是指随着量子点的粒径减小，大部分原子位于量子点的表面，量子点的比表面积随粒径减小而增大。这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。这种表面效应将引起纳米粒子大的表面能和高的活性。表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子输运和结构型的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。表面缺陷导致陷阱电子或空穴，它们反过来会影响量子点的发光性质、引起非线性光学效应，包括非线性折射率（光学克尔效应）、非线性吸收，和其他电子、磁光学效应等。
纳米晶体越大，能极之间的差别就越小。因为所有光学和电子的性质都依赖于电子态的能量和密度，通过改变这些结构的大小和表面，能够改变量子点的性质。对于量子点，当粒径与激子玻尔半径相等或更小时，处于强限域区，易形成激子，产生激子吸收带。随着粒径的减小，激子带的吸收系数增加，出现激子强吸收。由于量子限域效应，激子的最低能量向高能方向移动即蓝移。当用激光照射量子点使之激发时，量子点发出蓝光，表明量子点确实具有关闭电子功能的量子限域效应。当量子点的粒径大于激子玻尔半径时，量子点处于弱限域区，此时不能形成激子，其光谱是由干带间跃迁的一系列线谱组成。