Em 1902, Wood, observando o espectro de uma fonte contínua de luz branca usando uma grade de difração em reflexão, notou faixas escuras finas no espectro difratado 2.
A análise teórica realizada por Fano3 em 1941 levou à conclusão de que essas anomalias estavam associadas a ondas de superfície (plasmon de superfície) suportadas pela rede.
Foi em 1968 que Otto4 mostrou que essas ondas de superfície podem ser excitadas usando reflexão total atenuada. No mesmo ano, Kretschmann e Raether5 obtiveram os mesmos resultados a partir de uma configuração diferente do método de reflexão total atenuada.
Após esse trabalho, o interesse por plasmons de superfície aumentou consideravelmente, em particular para a caracterização de filmes finos e para o estudo de processos que ocorrem em interfaces metálicas. Marcando um ponto de virada nas aplicações de plasmons de superfície, Nylander e Liedberg, pela primeira vez em 1983, exploraram a configuração de Kretschmann para a detecção de gases e biomoléculas. As diferentes possibilidades de exploração nesse campo e a necessidade de dispositivos cada vez mais robustos e confiáveis que permitissem a compreensão de fenômenos biomoleculares deram origem a empresas especializadas no desenvolvimento e na venda de dispositivos SPR.
Entre 1902 e 1912, R.M. Wood (1868-1955), da Universidade Johns Hopkins (Baltimore, EUA), observou que, ao incidir luz polarizada sobre uma grade de difração com fundo metálico, um padrão incomum de faixas claras e escuras aparecia na luz refletida. Embora tenha especulado sobre como a luz, a grade e o metal interagiam, uma explicação definitiva para o fenômeno não foi encontrada.
Na década de 1950, foram realizados mais experimentos sobre as perdas de energia de elétrons em gases e em lâminas finas. Pines e Bohm sugeriram que as perdas de energia eram devidas à excitação de elétrons condutores, criando oscilações de plasma ou plasmons. Pesquisas posteriores revelaram que a perda de energia resultava da excitação de uma oscilação de plasma superficial, na qual parte do campo elétrico restaurador se estendia além da superfície da amostra. Portanto, a presença de qualquer película ou contaminante na superfície da amostra afeta a oscilação de plasma superficial. Esse efeito foi descrito em termos da excitação de ondas eletromagnéticas "evanescentes" na superfície do metal e, na década de 1970, as ondas evanescentes foram descritas como um meio para estudar filmes e revestimentos metálicos ultrafinos.
No final da década de 1960, a excitação óptica de plasmons de superfície por meio de reflexão total atenuada foi demonstrada por Kretschmann e Otto.
Na década de 1980, a ressonância plasmônica de superfície (SPR) e técnicas relacionadas que exploram ondas evanescentes foram aplicadas à análise de filmes finos, bem como a interações biológicas e químicas. Essas técnicas permitem ao usuário estudar a interação entre ligantes imobilizados e analitos em solução, em tempo real e sem a necessidade de marcação do analito. Observando as taxas e os níveis de ligação, é possível obter informações sobre a especificidade, a cinética e a afinidade da interação, ou sobre a concentração do analito.