De geschiedenis start met de ontwikkeling van golfmechanica in de negentiende eeuw en de verkenning van het fenomeen dat met het zogeheten 'Dopplereffect' wordt gerelateerd. Het effect werd genoemd naar Christian Andreas Doppler die de eerste gekende fysische verklaring had voor het fenomeen in 1842. De hypothese werd in 1845 getest en bevestigd voor geluidsgolven door de Nederlandse wetenschapper Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot. Doppler voorspelde correct dat het fenomeen kon worden toegepast op alle golven. Hij veronderstelde in het bijzonder dat de variërende kleuren van sterren konden toegeschreven worden aan hun beweging met betrekking tot de Aarde. Terwijl dit foutief leek (stellaire kleuren zijn indicatoren van de temperatuur van een ster en niet de beweging) zou Doppler later gerechtvaardigd worden door geverifieerde roodverschuivingsobservaties.
Hyppolyte Fizeau
De eerste Doppler roodverschuiving werd omschreven door de Franse wetenschapper Armand-Hippolyte-Louis Fizeau in 1848 die zag dat de verschuiving in de spectrale lijnen een gevolg was van het Doppler effect. Het effect wordt daarom soms het Doppler-Fizeau effect genoemd. In 1868 was de Britse astronoom William Huggins de eerste om de snelheid te bepalen van een ster die zich verder van de Aarde af bewoog door deze methode toe te passen.
In 1871 werd de optische roodverschuiving bevestigd wanneer het fenomeen waargenomen werd in Fraunhofer lijnen door gebruikt te maken van de zonnerotatie, ongeveer 0.1 Å in het rood. In 1901 bevestigde Aristarkh Belopolsky de optische roodverschuiving door een systeem te gebruiken van draaiende spiegels.
De vroegste publicatie van de term 'rood-verschuiving' in deze vorm was door een Amerikaanse astronoom Walter S. Adams in 1908 waar hij twee methodes vermeldt voor het onderzoeken van de oorsprong van de nevelige roodverschuiving. Het woord verschijnt niet zonder koppelteken en wijst misschien op een meer gemeenschappelijker gebruik of van de Duitse variant "Rotverschiebung" die door Willem de Sitter werd geschreven.
Beginnend in 1912 ontdekte Vesto Slipher dat de meeste spiraalnevels aanzienlijke roodverschuiving hadden. Later ontdekte Edwin Hubble een vermoedelijke relatie tussen de roodverschuiving van zulke "nevels" (die we nu kennen als sterrenstelsels) en de afstand tot hen met de formulering van zijn eigen Hubble wet. Deze waarnemingen zijn tot op de dag van vandaag nog steeds een zeer sterk bewijs voor een uitzettend heelal en de Big Bang theorie.
