在對生物電產(chǎn)生機制進行研究時，生物膜對離子通透性的變化被發(fā)現(xiàn)。1902年J.伯恩斯坦在他的膜學說中提出神經(jīng)細胞膜對鉀離子有選擇透過性。1939年A.L.霍奇金與A.F.赫胥黎用微電極插入槍烏賊巨神經(jīng)纖維中，膜內(nèi)外電位差直接被測出。1949年A.L.霍奇金和B.卡茨在一系列工作基礎(chǔ)上提出膜電位離子假說，他們覺得膜對納離子通透性快速而特異性地增加導致了細胞膜動作電位的發(fā)生，此假說被叫做“鈉學說”。1952年A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎首次提出了離子通道的概念，因為他們在槍烏賊巨神經(jīng)軸突上用電壓鉗技術(shù)細致地定量研究了細胞膜的離子電流和電導，從而發(fā)現(xiàn)Na+和K+的電流和電導是膜電位和時間的函數(shù)。他們的模型 (H-H模型）表示，細胞膜上4個帶電粒子的控制著細胞膜的K+通道，如果想要K+穿過膜需要在在膜電場作用下4個粒子同時移到某一位置。

1955年，卡斯特羅和B.卡茨研究神經(jīng)-肌肉接頭突觸傳遞的過程時發(fā)現(xiàn)：神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿(Ach）作用于終板膜上受體導致了突觸后膜終板電位的發(fā)生，從而使得受化學遞質(zhì)調(diào)控的通道得以確認。60年代，用各種生物材料研究不同離子通透性的結(jié)果表明，在膜上，各種離子運輸機構(gòu)各不相同，1973年和1974年，離子通道開放相關(guān)的膜內(nèi)電荷的運動在神經(jīng)軸突上被C.M.阿姆斯特朗、F.貝薩尼利亞及R.D.凱恩斯、E.羅賈斯兩組分別測量到，使得離子通道的開放與膜中帶電成分運動的依從性得到確認。1976年離子單通道電流記錄技術(shù)被E.內(nèi)爾和B.薩克曼創(chuàng)立，并且被迅速地推廣和應(yīng)用，近年一些新型離子通道因為這種技術(shù)而被發(fā)現(xiàn)。作為有力的工具被用來深入研究通道的結(jié)構(gòu)和功能。

80年代初，一些運輸離子的功能性蛋白質(zhì)被學者們先后從細胞膜上分離和純化，并且通道功能在人工膜上被成功地重建，從而確認了膜上一些特殊蛋白質(zhì)分子或其復合物可能就是離子通道實體。近年來，科學家應(yīng)用基因重組技術(shù)對離子通道的結(jié)構(gòu)進行研究，1982和1984年，N型Ach受體和鈉離子通道蛋白的氨基酸序列先后被紐莫及合作者測定。

2018年。通過ZG科學技術(shù)大學田長麟教授研究組與德國萊布尼茨分子藥物所Adam Lange及孫涵課題組的合作，應(yīng)用固體核磁共振、單通道電生理及分子動力學模擬等方法NaK離子通道的離子選擇性新機制揭示了。