世界上最先使用交通信號燈的是英國倫敦。18世紀的工業革命讓歐洲各國進入了蒸汽時代，這一時期，英國道路上的主要交通工具是馬車，它們在道路上橫沖直撞，經常發生交通事故，特別是在議會大廈這一馬車密集區域。為了減少事故率，英國的機械師德?哈特從英國中部約克城女子著裝習俗受到的啟發，發明了紅綠燈。來自英國中部約克城的女子身穿紅色衣裳的表示已婚，請勿靠近;身穿綠色衣裳的表示未婚，歡迎追求。

1868年12月10日，世界上第一盞交通信號燈，在議會大廈前的十字路口上樹立。它燈柱高達7米，只有一盞光源，紅綠燈的切換是通過煤氣燈罩前的兩塊紅綠玻璃，紅綠切換是執勤警察通過牽動皮帶輪控制的，這是第一盞用于街道的交通信號燈。不幸的是，這盞獨具創意的信號燈始祖只面世了23天就突然爆炸自滅了，當時控制信號燈的警察也因此斷送性命。

由于其的安全性得不到保證，城市交通信號燈暫時被取消。直到1914年，美國俄亥俄州克利夫蘭市才重新出現了紅綠燈。

1914年8月5日，美國交通信號燈公司在鹽湖城警官LesterWire發明基礎上進行了改進，制作了一套電力信號燈系統，這是人類歷史上第一套投入使用的電力信號燈系統。這第一盞電力信號燈被放置在克利夫蘭市歐幾里得大道東105街的路口，只有紅、綠兩種顏色，在燈切換之前蜂鳴器會先警告。隨后美國紐約、芝加哥等城市，也相繼采用了這種交通信號燈。

1918年對紅綠燈而言是極為重要的一年。在此之前，都是紅、綠二色燈。這一年，第一盞三色燈安裝在紐約五號街的一座高塔上。這一年，底特律交通警察威廉·波茨發明了世界上第一盞“紅、綠、黃”三色交通信號燈。這種交通信號燈安裝于交叉路口中心的信號塔上，信號塔頂四邊都裝有紅、綠、黃三色的圓形投光器。

關于黃燈的出現，還有一個有一個廣為人知的傳說：黃色信號燈是由中國人胡汝鼎于1927年發明的。

胡汝鼎早年留學美國康奈爾大學、麻省理工學院，1925年在愛迪生任董事長的通用電氣公司與麻省理工學院合辦的一個班內學習，是愛迪生的學生。胡汝鼎在美國通用電器公司任職員時，有一次在十字路口等綠燈，當綠燈快開啟時，一輛急駛而過的汽車擦身而過，他心悸之余想到在紅綠燈中間再加上一個黃色信號燈，這一提議也得到了美國政府的肯定與支持，黃色信號燈繼而推廣到全世界。

中國最早的紅綠燈出現在上海的英租界。有資料顯示，1923年，上海公共租界就開始在部分十字路口使用機械裝置指示車輛停止和前進。同年4月13日，上海南京路安裝了兩處紅綠信號燈。