世界上第一个交通信号灯于1868年出现在英国伦敦。当时的光源是靠煤气点亮的，在灯前用红、绿玻璃变换信号。有一次，煤气突然爆炸，当场炸死几个值班的警察。结果，交通信号灯几乎消声匿迹了半个世纪。
1918年，美国一些城市出现了电气照明的三色信号灯。之后，其他各国也相继采用，并不断改进成为现在这样的红、绿、黄信号灯。
早期的交通信号是由人工操纵的，后来自动化控制逐步代替了人工控制。60年代，计算机技术运用于交通信号控制，出现了根据交通拥挤情况变换信号持续时间的装置。此后，又出现了能控制大范围地区的遥控交通信号系统。这不仅为提高道路的交通流量、减少交通事故提供了可能，而且为大量减少交通警察创造了条件。
最初的交通信号只指挥车辆的行进和停止，后来又增加了行人交通信号。因为交通事故中约有1/3的受害者是行人。为了保护行人安全过街，世界各国先后采取了各种形式的行人信号灯。一种叫优先式：老人和儿童过马路时，先按一下灯柱上的红灯钮，使过往车辆停车稍候，行人通过后，再按绿灯钮，车辆方可通行；另一种叫提醒式：它富有感情色彩，以关怀的语气告诫行人，当红灯亮时，同时显示文字“请行人稍等”。绿灯亮时，同时显示“过街请小心”。当出现不自觉的违章时，信号灯将发出警告。第三种是盲人式：能给盲人过街提供安全、方便。这种信号灯在绿灯亮时，能听到一阵悦耳的鸟鸣声，示意盲人可以安全过街。
随着科学技术的发展，信号灯的功能不断增加。瑞典首都斯德哥尔摩市中心大街，安装有电视自动信号机，它能统计有多少行人在人行道上等候。当行人够一定数量时，就自动改变信号，让行人通过。罗马尼亚在多雾地区设置会说话的“有声路标”，当车辆驶入多雾地区，道路一侧的有声路标就会大声疾呼：“您已进入多雾地带，能见度很差，注意安全！”西班牙在地势险恶地段，设置了一种别出心裁的路标，当汽车来临时，路标就会嚎啕痛哭起来，声声哀鸣，撕心裂肺，迫使驾驶员小心翼翼地驱车缓行。