Les physiciens de Berkeley, en Californie, ont commencé à travailler sur l'accélération des particules subatomiques dans les années 1920. En 1929, Ernest O. Lawrence a construit le premier cyclotron pour accélérer les particules subatomiques. Pendant la Seconde Guerre mondiale, un laboratoire y a été installé dans le cadre du projet Manhattan. Ils ont reçu de l'argent de l'armée. En 1942, Lawrence a engagé Arthur Brown, Jr. (concepteur de la Coit Tower à San Francisco) pour concevoir un nouveau bâtiment rond destiné à accueillir le nouveau cyclotron de 4,67 m (184 in) de Lawrence. Ce bâtiment, avec des agrandissements, est celui dans lequel se trouve aujourd'hui l'ALS. Le laboratoire a fait partie de la Commission de l'énergie atomique des États-Unis jusqu'en 1977, date à laquelle il a été transféré au ministère américain de l'énergie.
Les physiciens n'ont cessé d'améliorer les accélérateurs de particules en augmentant leur énergie. Les concepteurs voulaient une énergie plus élevée pour étudier les plus petits éléments de la matière. Dès le début, les physiciens ont réalisé que les particules chargées, en tournant, émettaient des radiations électromagnétiques. Au début des années 1950, d'autres scientifiques ont commencé à utiliser ces radiations pour des expériences sans rapport avec les collisions "atomiques" qui étaient le but premier des machines. Les accélérateurs de particules sont passés des cyclotrons aux synchrotrons, où les particules se déplaçaient en cercle plutôt qu'en spirale. Les coûts de construction ont augmenté à mesure que les synchrotrons se sont agrandis, au point que de nombreuses nations se sont unies pour construire un seul très grand synchrotron en Europe (le CERN) afin de mener des expériences de destruction d'atomes. Les autres laboratoires synchrotron, comme le Lawrence Berkeley Lab, n'avaient pas assez d'énergie pour découvrir de nouvelles particules. Ils sont donc passés à l'utilisation de leurs machines comme source de rayonnement électromagnétique. Au lieu de régler la machine pour que les particules se déplacent plus rapidement, ils ont appris à agiter le faisceau de particules pour émettre des fréquences de lumière particulières. Dans les années 1980 et 1990, les scientifiques ont voulu revoir la conception des synchrotrons afin de générer une lumière plus brillante (un rayonnement électromagnétique plus intense) que jamais auparavant. Ces conceptions ont été appelées "synchrotrons de troisième génération". L'ALS a été le premier synchrotron de troisième génération mis en service.
Lorsque la source de lumière avancée a été proposée pour la première fois au début des années 1980 par David Shirley, ancien directeur du Lawrence Berkeley Lab, les sceptiques l'ont surnommée "le temple de Shirley" et ont mis en doute l'utilisation d'un synchrotron réglé pour produire des rayons X et des ultraviolets doux. Selon Daniel Chemla, ancien directeur de l'ALS, "les arguments scientifiques en faveur d'une installation de troisième génération pour la production de rayons X mous comme l'ALS ont toujours été fondamentalement solides. Cependant, faire croire à la communauté scientifique dans son ensemble que c'était une bataille difficile".
Dans le budget de l'administration Reagan de 1987, le président Ronald Reagan a alloué 1,5 million de dollars à la construction de la source lumineuse avancée.
