Tiền thân của máy ảnh là "phòng tối" (camera obscura). Vào thế kỉ 5 trước công nguyên, nhà triết học Trung Quốc Mặc Tử nhận thấy khi ánh sáng đi qua lỗ trống và một vung tối có thể tạo ra ảnh đảo ngược và ảnh tập trung. Mặc Tử là người đầu tiên khai thác hiện tượng này để tạo ảnh đảo ngược. Vào thế kỉ 4 trước công nguyên, Aristote cũng đề cập đến nguyên lý này. Ông miêu tả quan sát nhật thực một phần vào năm 330 trước công nguyên bằng cắch nhìn ảnh của Mặt Trời chiếu qua khoảng trống giữa lá cây. Vào thế kỉ thứ 10, học giả người Ả Rập Idn al-Haytham (Alhazen) cũng viết về việc quan sát nhật thực qua lỗ trống. Ông cũng miêu tả khả năng làm cho hình ảnh rõ nét hơn khi thu nhỏ lỗ trống. Triết gia người anh Roger Bacon viết về quang lý năm 1267 trong luận "Perspectiva". Vào thế kỉ 15, các họa sĩ và các nhà khoa học sử dung hiện tượng này trong việc quan sát. Đầu tiên, người quan sát phải đi vào trong một phòng có một lỗ trống trên tường. Ở phía tường đối diện, người quan sát có thể nhìn thấy ảnh đảo ngược. Tên gọi camera obscura, tiếng La-tin cho "phòng tối", ra đời từ ứng dụng đầu tiên này. Thuật ngữ này được đặt bởi nhà toán học, thiên văn học Johannes Kepler trong cuốn "Ad Vitellionem pallipparalipomena" vào năm 1604.

Ảnh cố định đầu tiên được chụp năm 1826 bởi Joseph Nicéphore Niépce bằng một máy ảnh hộp gỗ do Charles and Vincent Chevalier làm ra ở Paris. Niépce dựa trên phát hiện của Johann Heinrich Schultz (năm 1724): hỗn hợp bạc và phấn bị đen lại khi gặp ánh sáng. Tuy nhiên, đó là thời điểm bắt đầu của nhiếp ảnh, còn máy ảnh thì còn sớm hơn nữa. Trước khi phát minh ra phim ảnh thì không có cách nào để giữ lại ảnh từ các máy ảnh ngoài cách đồ lại bằng tay.

Máy ảnh đầu tiên đủ nhỏ và mang đi được để chụp ảnh được làm bởi Johann Zahn năm 1685, gần 150 năm trước khi kỹ thuật đủ sức làm ra tấm ảnh. Các máy ảnh đầu tiên giống máy của Zahn, thường có thêm những cái hộp trượt ra-vào để lấy nét. Mỗi lần thu hình, một tấm chất nhạy sáng được đặt vào chỗ màn ảnh ngắm. Quy trình daguerreotype của Jacques Daguerre dùng tấm đồng, còn quy trình calotype do William Fox Talbot phát minh thì thu hình lên tấm giấy.

Frederick Scott Archer tìm ra quy trình tấm collodion ướt năm 1850, làm giảm đáng kể thời gian rọi sáng, nhưng người chụp phải tự chuẩn bị tấm kính trong một phòng tối di động ngay trước khi chụp. Các quy trình tấm ambrotype và tintype ướt rất phổ biến trong nửa sau của thế kỷ 19 mặc dù chúng hơi phức tạp. Các loại máy ảnh chụp tấm ướt hơi khác các kiểu máy trước, mặc dù cũng có một vài kiểu cho phép đặt tấm nhạy sáng bên trong máy thay vì ở trong một phòng tối rời (ví dụ như kiểu máy Dubroni năm 1864). Một số máy ảnh có nhiều ống kính để chụp ảnh cỡ tấm danh thiếp. Kiểu máy chụp với phần thân xếp co giãn để lấy nét trở nên phổ biến trong thời kỳ chụp ảnh tấm ướt này.