Người tiền sử chắc chắn đã nhận ra tác dụng có lợi hoặc độc hại của nhiều nguyên liệu thực vật và động vật. Các ghi chép ban đầu từ Trung Quốc và Ai Cập và truyền thống của Ấn Độ liệt kê các phương thuốc gồm nhiều loại, trong đó có một số loại vẫn được công nhận là thuốc hữu ích ngày nay. Tuy nhiên, hầu hết đều vô giá trị hoặc thực sự có hại. Trong khoảng 1500 năm trước hiện tại, đã có những nỗ lực lẻ tẻ đưa các phương pháp hợp lý vào y học, nhưng không có nỗ lực nào thành công do sự thống trị của các hệ thống tư tưởng nhằm giải thích tất cả sinh học và bệnh tật mà không cần thử nghiệm và quan sát. Những trường phái này ban hành những quan niệm kỳ lạ như ý tưởng rằng bệnh tật là do dư thừa mật hoặc máu trong cơ thể, rằng những vết thương có thể được chữa lành bằng cách bôi thuốc muối lên vũ khí gây ra vết thương, v.v.

Vào khoảng cuối thế kỷ 17, và theo gương của khoa học vật lý, việc dựa vào quan sát và thí nghiệm bắt đầu thay thế lý thuyết trong y học. Khi giá trị của những phương pháp này trong việc nghiên cứu bệnh tật trở nên rõ ràng, các bác sĩ ở Anh và Châu lục bắt đầu áp dụng chúng vào tác dụng của các loại thuốc truyền thống được sử dụng trong thực hành của họ. Do đó, dược phẩm — khoa học bào chế thuốc và sử dụng thuốc trong y tế — bắt đầu phát triển như tiền thân của dược học.

Tuy nhiên, bất kỳ sự hiểu biết thực sự nào về cơ chế hoạt động của thuốc đều bị ngăn cản do không có các phương pháp tinh chế các hoạt chất từ các nguyên liệu thô sẵn có và— thậm chí nhiều hơn — do thiếu các phương pháp kiểm tra giả thuyết về bản chất của các tác dụng của thuốc.

Vào cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19, Francois Magendie, và sau đó là học trò của ông Claude Bernard, bắt đầu phát triển các phương pháp sinh lý học thực nghiệm và dược lý học. Những tiến bộ trong hóa học và sự phát triển hơn nữa của sinh lý học trong thế kỷ 18, 19 và đầu thế kỷ 20 đã đặt nền tảng cần thiết để hiểu cách thuốc hoạt động ở cấp độ cơ quan và mô.

Nghịch lý thay, những tiến bộ thực sự trong dược lý học cơ bản trong thời gian này lại đi kèm với việc các nhà sản xuất và nhà tiếp thị công bố “thuốc bằng sáng chế” vô giá trị.

Chỉ cho đến khi các khái niệm về phương pháp trị liệu hợp lý, đặc biệt là về thử nghiệm lâm sàng có đối chứng, được đưa vào y học - chỉ khoảng 60 năm trước - mới có thể đánh giá chính xác các tuyên bố về điều trị.

Cùng thời gian đó, sự mở rộng lớn của các nỗ lực nghiên cứu trong tất cả các lĩnh vực sinh học bắt đầu. Khi các khái niệm mới và kỹ thuật mới được giới thiệu, thông tin được tích lũy về tác dụng của thuốc và cơ chất sinh học của tác dụng đó, thụ thể của thuốc. Trong nửa thế kỷ qua, về cơ bản nhiều nhóm thuốc mới và thành viên mới của các nhóm cũ đã được giới thiệu. Ba thập kỷ qua đã chứng kiến sự phát triển nhanh chóng hơn nữa về thông tin và hiểu biết về cơ sở phân tử cho tác dụng của thuốc. Cơ chế hoạt động phân tử của nhiều loại thuốc hiện đã được xác định, và nhiều thụ thể đã được phân lập, đặc điểm cấu trúc và nhân bản. Trên thực tế, việc sử dụng các phương pháp xác định thụ thể (được mô tả trong Chương 2) đã dẫn đến việc phát hiện ra nhiều thụ thể mồ côi — các thụ thể không có phối tử nào được phát hiện và chỉ có thể phỏng đoán chức năng của chúng. Các nghiên cứu về môi trường phân tử cục bộ của các thụ thể đã chỉ ra rằng các thụ thể và tác động không hoạt động biệt lập; chúng bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các thụ thể khác và bởi các protein điều hòa đồng hành.