光学显微镜的发明，被人们利用来研究金属内部的显微组织，18世纪以来，引发一系列的创新。首先是Widmanstatten于1808年将铁陨石（铁镍合金）切成试片，抛光，再用硝酸水溶液腐刻，在光学金相显微镜下观察到片状规则分布的魏氏组织。魏氏是金相学的启蒙人，开路先锋。

1863年英国的H.C.Sorby用金相显微镜发现了钢中得一种叫做淬火回火的组织，够来被命名为“索氏体”。索氏对钢铁进行金相显微镜观察发现了铁素体，渗碳体，珠光体，石墨和夹杂物，基本上搞清楚了钢铁的显微组织与热处理过程的关系。

因此，索氏是国际上公认的金相学创建人。接着，德国的Adolf Martens于1878年相继观察研究钢铁的各种显微组织，特别是发现了钢的淬火组织，1895年，该组织被命名为马氏体。随后，他将碳在γ铁中的固溶体命名为奥氏体。到了20世纪初，他陆续出版了金相学杂志和专著。

X射线衍射技术产生了X射线金相学

受金相显微镜分别率不高的影响，人们对金属与合金显微组织的认识曾一直停留在几十微米的范围，不能触及金属内部晶体结构的本质。1912年Laue等人发明了X射线衍射，接着Braqq父子将其应用于金属及一些无机化合物晶体结构的测定。到了20世纪20年代，金相学的诸多基本问题都通过X射线衍射分析获得解决。1943年《金属的结构》一书以及1945年《X射线金相学》专著相继问世，给金相学注入了新的思想，使人们对金属及合金结构的认识水平深入到了原子尺度。