Fisikawan di Berkeley California mulai bekerja untuk mempercepat partikel subatomik pada tahun 1920-an. Pada tahun 1929, Ernest O. Lawrence membangun siklotron pertama untuk mempercepat partikel subatomik. Selama Perang Dunia II, laboratorium di sana adalah bagian dari Proyek Manhattan. Mereka diberi uang dari militer. Pada tahun 1942, Lawrence mempekerjakan Arthur Brown, Jr (perancang Menara Coit di San Francisco) untuk merancang bangunan bundar baru untuk menampung siklotron 4,67 m (184 in) Lawrence yang baru. Bangunan itu, dengan perluasan, adalah bangunan tempat ALS berada saat ini. Laboratorium ini adalah bagian dari Komisi Energi Atom Amerika Serikat sampai tahun 1977 ketika dipindahkan ke Departemen Energi AS.
Fisikawan terus meningkatkan akselerator partikel dengan meningkatkan energinya. Para perancang menginginkan energi yang lebih tinggi untuk mempelajari blok bangunan materi yang lebih kecil. Sejak awal, fisikawan menyadari bahwa ketika partikel bermuatan berputar, mereka mengeluarkan radiasi elektromagnetik. Pada awal tahun 1950-an, ilmuwan lain mulai menggunakan radiasi ini untuk eksperimen yang tidak terkait dengan tabrakan "penghancuran atom" yang merupakan tujuan utama mesin. Akselerator partikel bergeser dari siklotron ke sinkrotron, di mana partikel-partikel bergerak dalam lingkaran, bukan dalam jalur spiral. Biaya konstruksi meningkat ketika sinkrotron menjadi lebih besar sampai-sampai banyak negara bergabung untuk membangun hanya satu sinkrotron yang sangat besar di Eropa (CERN) untuk melakukan eksperimen penghancuran atom. Laboratorium sinkrotron lainnya, seperti Lawrence Berkeley Lab tidak memiliki energi yang cukup untuk menemukan partikel baru. Jadi, mereka beralih menggunakan mesin mereka sebagai sumber radiasi elektromagnetik. Alih-alih menyetel mesin untuk membuat partikel bergerak lebih cepat, mereka belajar bagaimana menggoyangkan berkas partikel untuk mengeluarkan frekuensi cahaya tertentu. Pada tahun 1980-an dan 1990-an, para ilmuwan ingin mendesain ulang synchrotron untuk menghasilkan cahaya yang lebih terang (radiasi elektromagnetik yang lebih intens) daripada sebelumnya. Desain-desain ini disebut "sinkrotron generasi ketiga." ALS adalah sinkrontron generasi ketiga pertama yang dioperasikan.
Ketika Advanced Light Source pertama kali diusulkan pada awal 1980-an oleh mantan direktur Lawrence Berkeley Lab David Shirley, para skeptis menjulukinya "Kuil Shirley" dan meragukan penggunaan sinkrotron yang disetel untuk membuat sinar-x lembut dan sinar ultraviolet. Menurut mantan direktur ALS, Daniel Chemla, "Kasus ilmiah untuk fasilitas sinar-x lunak generasi ketiga seperti ALS selalu terdengar secara fundamental. Namun, membuat komunitas ilmiah yang lebih besar untuk mempercayainya adalah perjuangan yang berat"
Dalam anggaran pemerintahan Reagan tahun 1987, Presiden Ronald Reagan mengalokasikan $1,5 juta untuk pembangunan Advanced Light Source.
