Arkeolojik buluntular, vitrayın antik uygarlıklardan itibaren üretildiğini göstermektedir. Hem Mısır’da hem de Roma’da, M.Ö. 2750-2525 yılları arasında vitray kullanıldığını kanıtlayan parçalar ortaya çıkarıldı. M.S. 8. yüzyılda Orta Doğu’da Arap mimarlar, vitray kullandılar. Pers kimyacı Jabir ibn Hayyan, Kitab el-Durra el-Maknuna’da (Saklı İncinin Kitabı) renkli cam üretmek için kırk altı
orijinal reçete yazdı. Vitrayın yaygın olarak kullanılması ise Romanesk Dönemi’nde gerçekleşti ancak doruk noktasına Gotik Dönem’de ulaştı. Gotik katedrallerdeki pencereler, vitray resimlerin en yetkin örneklerini temsil etmektedir. Gotik yapılar, kilise hikâyelerini anlatan mücevher gibi parlayan
maviler ve kırmızılar ile aydınlatıldı. Renkli cam, sembolik bir hikâyenin yanı sıra edebî bir hikâye anlattı. Bu cam resimler, binalarda fresklerin işlevini görüyordu. Vitray resimlerin amacı, güneş ışığını engellemek değil, aslında ışığı manipüle etmek ve güzelleştirmektir. Bu nedenle, vitraylı cam pencerelere aydınlatılmış duvar dekorasyonları da denilmektedir. Vitray sanatı, herhangi bir odayı
aydınlatacak ve ziyaretçilerini büyüleyecek renkli bir kaleydoskop yaratıyor. Gotik Dönem’den sonra vitray sanatına ilgi giderek azaldı. 18. yüzyılın ilk yarısından başlayıp 19. yüzyıl boyunca da etkisini devam ettiren Gotik formlara dönüş, vitraya olan ilgiyi de canlandırdı. 19. yüzyılda, Louis Comfort Tiffany (1848-1933) ve John La Farge (1835- 1910) başta olmak üzere Art Nouveau sanatçıları
sadece pencere için değil, masa lambası ve avize gibi ev eşyaları da tasarladılar.
20. yüzyılda da vitray sanatının birçok yeni ve yaratıcı biçimi şekillendi. Henry Matisse, George Braque, Fernand Leger (1881-1955) ve Marc Chagall (1887-1985) soyut ve yarı-soyut tasarımlarıyla önceki dönemlerin geleneksel figüratif kalıplarını kırdılar. Pencereler renkli, dekoratif nesnelerden birer özgün sanat eserine dönüşmeye başladı. Günümüzde gerçek vitray yerine yalancı vitray diyebileceğimiz, cam üzerine yapıştırıcıyla ya da fırınlanarak renkli cam yapıştırılan resimler tercih edilmektedir.