Physiker in Berkeley, Kalifornien, begannen in den 1920er Jahren mit der Arbeit an der Beschleunigung subatomarer Teilchen. Im Jahr 1929 baute Ernest O. Lawrence das erste Zyklotron zur Beschleunigung subatomarer Teilchen. Während des Zweiten Weltkriegs war das dortige Labor ein Teil des Manhattan-Projekts. Sie erhielten Geld vom Militär. 1942 heuerte Lawrence Arthur Brown, Jr. (Konstrukteur des Coit Tower in San Francisco) an, um ein neues rundes Gebäude zu entwerfen, das das neue 4,67 m (184 in) große Zyklotron von Lawrence aufnehmen sollte. Dieses Gebäude mit Erweiterungen ist das Gebäude, in dem sich die ALS heute befindet. Das Labor war bis 1977 ein Teil der Atomenergiekommission der Vereinigten Staaten, bis es 1977 in das Energieministerium der Vereinigten Staaten verlegt wurde.
Die Physiker verbesserten die Teilchenbeschleuniger immer weiter, indem sie ihre Energie erhöhten. Die Konstrukteure wollten höhere Energie, um kleinere Bausteine der Materie zu untersuchen. Von Anfang an erkannten die Physiker, dass sie bei der Drehung geladener Teilchen elektromagnetische Strahlung abgeben. In den frühen 1950er Jahren begannen andere Wissenschaftler, diese Strahlung für Experimente zu verwenden, die nichts mit den "atomzertrümmernden" Kollisionen zu tun hatten, die das primäre Ziel der Maschinen waren. Die Teilchenbeschleuniger wechselten von Zyklotrons zu Synchrotrons, bei denen sich die Teilchen in einem Kreis statt in einer Spiralbahn bewegten. Die Baukosten stiegen, als die Synchrotrons immer größer wurden, bis zu dem Punkt, dass sich viele Nationen zusammenschlossen, um nur noch ein sehr großes Synchrotron in Europa (CERN) zu bauen, um Experimente zum Zertrümmern von Atomen durchzuführen. Andere Synchrotronlabors, wie das Lawrence Berkeley-Labor, hatten nicht genug Energie, um neue Teilchen zu entdecken. Also gingen sie dazu über, ihre Maschinen als Quelle elektromagnetischer Strahlung zu benutzen. Anstatt die Maschine so abzustimmen, dass sich die Teilchen schneller fortbewegen, lernten sie, den Teilchenstrahl zu schaukeln, um bestimmte Frequenzen von Licht abzugeben. In den 1980er und 1990er Jahren wollten die Wissenschaftler Synchrotrons so umbauen, dass sie helleres Licht (intensivere elektromagnetische Strahlung) als je zuvor erzeugen. Diese Entwürfe wurden "Synchrotrons der dritten Generation" genannt. Die ALS war das erste Synchrontron der dritten Generation, das in Betrieb genommen wurde.
Als die Advanced Light Source Anfang der 1980er Jahre vom ehemaligen Lawrence Berkeley Lab-Direktor David Shirley erstmals vorgeschlagen wurde, bezeichneten Skeptiker sie als "Shirley's Temple" und bezweifelten die Verwendung eines Synchrotrons, das so abgestimmt ist, dass es weiche Röntgenstrahlen und ultraviolettes Licht erzeugt. Der ehemalige ALS-Direktor Daniel Chemla sagte: "Die wissenschaftlichen Argumente für eine weiche Röntgenanlage der dritten Generation, wie die ALS, waren schon immer grundsätzlich stichhaltig. Es war jedoch ein harter Kampf, die grössere wissenschaftliche Gemeinschaft davon zu überzeugen, dass es ein harter Kampf war", so der ehemalige ALS-Direktor Daniel Chemla.
Im Reagan-Verwaltungsbudget von 1987 stellte Präsident Ronald Reagan 1,5 Millionen Dollar für den Bau der Advanced Light Source zur Verfügung.
