學科起源
實驗胚胎學是以提倡發育機制的研究為開端的。胚胎學從描述發育中的胚胎的形態，發展到探討發育的原因，進而產生出實驗胚胎學。這之間有一段相當長的孕育過程。敘述性的胚胎學雖然積累了大量的描述胚胎髮育的資料，但是對於在胚胎學研究的早期就提出的問題：為什麼會由一個相當簡單的卵子，發育出一個完美無缺的個體，並沒有給出正確的解答。由於受當時思潮的影響只能用先成論或漸成論解釋個體發育的原因。這兩種學說，或是從唯心論出發，或是從機械唯物論出發，都是使胚胎髮育去湊合哲學觀點。它們以這種或那種形式此起彼落交替地統治著人們的思想，阻礙了胚胎學的發展。這種情況一直延續到19世紀末期。在這之前，雖然有過K·E·von·貝爾這樣的、第一個從胚胎學的事實和現象出發，而不是從概念出發的胚胎學家，但當時未能沿著他的方向發展下去。
蓬勃發展
自19世紀末，由於盧科斯（W.Roux）以及杜里舒（H.Driesch）、羅布（J.Loeb）、海特維希（O.Hertwig）等的影響，使得以實驗胚胎學為基礎的研究工作蓬勃地發展起來。實驗胚胎學在19世紀末期的產生，可以說是由於重新著手研究漸成論和先成論的問題。在這方面A·魏斯曼起了間接作用。A·魏斯曼從遺傳的角度考慮，提出種質學說，認為在個體發育中，細胞核的分裂是不均等的，細胞核物質的分布是不等質的。這是在新形式下復活的典型的先成論。盧科斯受到A·魏斯曼的影響，並且認為這是可以用實驗證明的。1887年他在蛙卵的二細胞時期殺死一個分裂球，發現剩下的一個分裂球發育成半個胚胎——胚胎一側。他認為這證明了胚胎細胞核的不均等分裂，剩下來的分裂球的發育是自主分化，儘管這個實驗是有缺點的，但卻開創了實驗胚胎學之先河。
盧科斯的貢獻在於他使胚胎成為可以用精確的實驗方法研究的對象，找到一個簡單的、近代的研究途徑，而且他還提出因果分析的宗旨，為實驗胚胎學制定了整套的研究規劃。
發育機制學
盧科斯把他建立的學科稱為發育機制學。機制（mecbanik）一詞雖來自康德哲學，但不是狹義的物理學上的力學概念，而是廣義地理解為事物的前因後果，強調發育中的因果關係。發育機制學在其內容方面，實質上大致和實驗胚胎學是一致的，但根據盧科斯的觀點，在實驗時除了因果分析的以外，還有形式分析及非因果分析的方法，所以，實驗胚胎學應該比發育機制學具有更廣泛的範圍。但實際上這種差異幾乎是意識不到的。他認為，這一學科是研究產生有機體形態的原因和因素，以及這些因素如何起作用和作用的強弱。這一學科又可分為：①個體發育機制學，包括單個有機體的發育、維持和退化以及親代性徵的遺傳；②系統發育機制學，研究種系發生史上產生出生物界各門類的原因。由此可見，在盧科斯的規劃中，既包括發育也包括遺傳，既包括個體發育，也包括系統發育。
實驗胚胎學
實驗胚胎學後來人們覺得這名詞容易產生過分機械的錯覺，而且也無法精確地翻譯成其他國家的文字，因而往往用實驗動物學、發育生理學、實驗胚胎學來代替，這些名詞幾乎都成了同義語。但是實驗動物學顯然不合適，因為這是一個與敘述性動物學相對應的名詞，含義過於廣泛，說不出這個學科的特點。發育生理學和盧科斯的原意比較接近，因為發育生理學把卵子看做一個體系，並在一系列刺激的作用之下轉變為成體，因此可以說發育生理學是研究卵子或胚胎對刺激的反應。在這裡可以把刺激看作是前因，所引起的反應看作是後果，當然胚胎不象成體那樣以運動或分泌對刺激起反應，而是以細胞分裂、細胞組合和分化對刺激起反應。實驗胚胎學雖然把對象局限於胚胎，就其範疇來說比盧科斯最初規劃的小得多，但是自從遺傳學獲得單獨的發展之後，所謂的發育機制學，其內容上實際上就是實驗胚胎學的內容，當然也包括胚前的和胚後的發育。
隨著相關學科的進展，實驗胚胎學的研究逐漸深入到從分子或細胞的水平探討發育的問題，追究發育中的胚胎的各部分為什麼相互影響，從而發展成發育生物學。
20世紀前半葉
實驗胚胎學到20世紀前半葉就大大地發展起來了，採用各種手術的研究法（移植、外植、切除，組織培養等）物理的操作（離心處理、紫外線和倫琴射線照射等）、藥品的處理等進行胚胎學的分析實驗。這期間主要的研究者和其研究課題有海特維希（O Hertwig）、海特維希（R Hertwig）、李利（F R Lillie）、羅布（J Loeb）的受精研究；博韋里（T Boveri）的核和胚胎髮育的關係；康克林（E G Conklin）、威爾遜（E B Wilson）的所謂鑲嵌卵；施培門（H Spemann）、霍爾特弗雷特（J F K Holtfreter）的形成體作用；哈里森（R G Harrison）的組織培養及軸性決定；德特威勒（S Detwiler）、哈姆布格爾（V Hamburger）的神經系的發生；賽德爾（F Seidel）的昆蟲卵；福格特（W Vogt）的局部活體染色；蔡爾德（C M Child）的生理級；赫斯塔迪烏斯（S Hrstadius）的海膽卵的級；巴爾策（F Baltzer）的遺傳與發育；沃丁頓（C H Waddington）的鳥的形成體作用及基因的發現；達爾克（A Dalcq）對哺乳動物卵等的研究。日本學者谷津直秀，岡田要，佐藤忠雄，山田常雄等也做了不少實驗胚胎學的工作。1930年以後，由於生（物）化學的影響，逐漸採用了化學的研究法，與其說是實驗胚胎學的一部分，不如說是化學胚胎學更為恰當。實驗胚胎學主要是以動物學為中心發展起來的。
研究方法
實驗胚胎學的研究方法可以分為缺損、分離（或外植）、移植和標記等，這些方法各有其優缺點，使用什麼方法主要取決於要解決什麼問題。
缺損方法
用化學的、機械的辦法殺死一部分細胞，或者乾脆拿掉一部分細胞來檢查、研究胚胎各部分的行為或各部分間的相互關係。盧科斯首先利用此法，殺死一個分裂球，觀察另一個分裂球的發育。但盧科斯在解釋結果的時候沒有考慮到殺死細胞的存在。此法給胚胎學做出了卓越貢獻，曾經用來論證胚胎具有高度自我調節能力。但在套用中需注意某一部分的缺失給鄰近環境造成的影響。
分離或外植
就是把所要研究的部分拿到體外培養。在某種意義上講，分離實驗是缺損實驗的補充。因為缺損是研究拿掉後被保留下來的部分，而分離則是研究那拿掉的部分在體外的行為，研究它的分化取決於周圍條件影響的程度。如果一部分細胞從它正常的體內環境分離出來，它能繼續分化到什麼程度？是否會分化出在正常胚胎中注定要形成的構造？如果不，它會向什麼方向分化？什麼因素決定這個方向？1910年美國人R·G·哈里森第一個使用這個方法，把神經母細胞離體培養在凝固的淋巴液中，這種培養基並不妨礙神經軸突的產生。同時，分離培養可以排除那些曾誤認為能產生神經軸突的細胞。他證明了軸突的來源並且觀察了在體外生長的情況。如今廣泛套用的組織培養技術就是在這個實驗的基礎上發展出來的。套用此技術應注意把分離物培養在中性的、或不發生異常影響的培養基里，其結果才能和正常體內的情況相比較。
20世紀初，H·A·E·德里施曾使用此法把兩細胞時期的海膽卵子分開，分開的裂球可以各自發育為完整而較正常略小的幼蟲。在這種意義上，1903年H·施佩曼的結紮實驗也是分離實驗。他用頭髮結紮蠑螈卵子，使兩個裂球分開，它們可以各自發育為正常而較小的胚胎。這兩人的實驗都指出早期胚胎的可塑性。證明了卵裂時期的細胞核在質上是均等的，對於早期的實驗胚胎學起了有力的推動作用。
移植法
把胚胎的一部分細胞移植到一個新的環境——胚胎的另一部位。這方法最初用於了解胚胎細胞的決定狀態；如果胚胎細胞被移植到一個比較中性的部位，可以象在原來部位那樣分化，則可認為在移植時細胞的發育命運已經決定了。另一方面，根據移植的部位和被移植細胞的發育情況，移植部分可以影響鄰近細胞，但也受到鄰近細胞所散發出來的因素的影響，分化方向受到移植細胞和宿主細胞之間的相互作用的制約。因此，這方面促進了對細胞和環境之間相互影響的分析，這是它所特有的優點。1924年，H·施佩曼和H·曼戈爾德把早期原腸胚的背唇移植到另一同期胚胎的將來形成腹唇的部位，移植塊可以象在原來的部位一樣內陷，並且和宿主的細胞一起，組成一個在宿主腹方的次級胚胎。移植塊不僅按照原來的預定命運形成脊索、肌節等，並且還影響宿主的細胞使之產生神經組織。由此他提出組織者的學說，開創了誘導作用的研究。
標記法
用無毒的染料，使胚胎局部地染上顏色，觀察著色部位的發育命運；或者在含有不同色素顆粒的物種之間以及在細胞核大小不同的物種之間，或者甚至在同位素標記的和未標記的胚胎之間，進行同位或異位移植，觀察移植部分的發育情況，都屬於這範疇。尤其是局部活體染色法，因為基本上對於胚胎沒有干擾，所得到的資料，對於解釋某些用其他方法得到的實驗結果是必不可少的。
1925年德國人W·福格特首先使用這一方法，並且使之完善。他仔細地分析了胚胎各部的運動，各個胚層如何在運動中形成，使人對胚胎髮育有了動態的概念——胚層的形成主要原因不是由於細胞的分裂或局部生長，而是由於運動。他還根據染色的結果繪製出各種器官在發育早期在胚胎表面的分布情況——各部分的發育命運圖。
但是活體染色也有很大的局限性，如果胚胎細胞缺乏對染料有特殊親和力的內含物，例如硬骨魚類和雞的早期胚胎，染料很容易擴散出去，使結果缺乏準確性。在這種情況下，就需要採用其他方法，例如細胞核大小不同的物種之間的同位移植等。
因為胚胎是活的，有些又有很大的可塑性，所以單獨使用一種方法得到的結果，可能有一定的局限性，把不同方法得到的結果相互印證、相互補充才能得到比較準確的結論。例如從胚胎上割取一部分細胞，離體培養研究這些細胞的發育是分離法，但是對供主胚胎來說是缺損法。離體培養中的部分所形成的結構不一定和在原位完全一樣，可能多些也可能少些。在施主胚胎上，往往由於胚胎的可塑性，很難判斷缺失的部分是否就是被拿掉的部分。如果有了局部活體染色作基礎，知道被拿掉的部分在原地將來應當形成什麼，就比較容易論斷了。
成就
利用上述研究方法，實驗胚胎學首先在海膽類和兩棲類取得令人振奮的成就。從19世紀末到20世紀40～50年代中探討過的問題，包括受精、受精卵的胚區定位、細胞質與細胞核在發育中的作用、卵裂過程中裂球間的相互關係、形態建成運動與胚層形成、胚層間的相互關係、組織中心或組織者的分析、器官發生的分析以至關於器官再生的研究。器官發生的範圍尤為廣泛，因為它幾乎包括所有的器官，不僅包括在較早的發育時期分化的，也包括在較晚時期才開始形成的。
從研究的對象講，那就不僅限于海膽和兩棲類這些常用的生物學研究的材料。環節動物、軟體動物、昆蟲、原索動物、魚類、鳥類都有代表。但關於哺乳動物的研究幾乎是空白。直至20世紀60年代以來，隨著哺乳類離體受精，卵和胚胎的移植等技術的進步，過去在兩棲類等較低等動物胚胎上行之有效的實驗分析方法，如裂球的分離、融合等也成功地套用到哺乳類早期發育的分析，並證明在發育原理上是同兩棲類一致的。
儘管實驗胚胎學的技術已經達到相當高的精確性，而且在研究中相當重要，但是這一學科的成就，不全靠技術，還應該歸功於學者們客觀地研究胚胎的巧妙的實驗設計。他們能夠利用手頭所能有的或者所能構想出來的方法，正確地對胚胎提出問題，並且讓胚胎以自己的語言或者說以研究者所能理解的方式來回答所提出的問題。因為胚胎對問題的回答，能夠使人理解到什麼程度，取決於所問的問題是否簡單明了。因此這些問題必須簡化成簡單的、使胚胎能夠回答的問題。魯在設計殺死兩個裂球之一，二者取一，觀察它的發育的時候做到了這點；哈里森在設計離體培養神經母細胞，觀察其體外發育，以及H·施佩曼在設計結紮的實驗，以判斷卵裂核的分裂是否均等時，也都做到了這點。這就要求人們對事物進行周密仔細的觀察和深思熟慮的思考。觀察與反思，K·E·von·貝爾的名著的副標題，仍是實驗胚胎學興旺發達的根本。在思想方法上從人們帶著框框主觀地去觀察問題發展到讓實驗客觀地回答問題，是實驗胚胎學之所以能興起和發展的主要原因。
中國實驗胚胎學童第周
童第周（1902-1979），字蔚孫，浙江鄞縣（今寧波市鄞州區）人，是我國實驗胚胎學的奠基人和克隆先驅，我國海洋事業的開拓者，著名的教育家、社會活動家和科學界的傑出領導人。曾創建中科院動物所實驗胚胎學研究室、中科院海洋研究所；歷任山東大學副校長、中科院生物學部主任、中科院海洋研究所所長、中科院副院長等職，並當選為中科院第一批學部委員，第一、二屆全國人大代表，第三、四、五屆全國人大常委和第五屆全國政協副主席。
克隆先驅
1956年童第周在中科院動物研究所設立實驗胚胎學實驗室。當時世界生物界流行著兩種截然對立的學派，李森科學派強調外因（認為環境因素能改變物種），摩爾根學派強調內因（認為只有細胞核中的物質能決定遺傳）。童第周是從哲學轉學生物的，善於從哲學的高度巨觀地把控科研的方向，他認為根據馬克思主義辯證法的觀點，這兩個學派肯定都存在著理論缺陷，遺傳應該是細胞核和細胞質相互作用的結果，也即內因和外因對立統一的結果。
為了證實自己的想法，他設計了一個實驗：把鯽魚的一個細胞核移入一個事先已去掉核的金魚卵細胞中，由此發育而成的小魚，如果完全像鯽魚，則說明細胞質在遺傳過程中不起作用，下一代的遺傳基因全部取自移入的鯽魚細胞核；反之，如果小魚完全像金魚，則說明遺傳基因來自細胞質中的遺傳物質，移入的核不起任何遺傳作用；如小魚既有像鯽魚的地方，又有像金魚的地方，則證明細胞核和細胞質中都含有遺傳物質。
湊巧的是，當時世界上剛出現的克隆技術也是以細胞核移植為研究手段的，因此，童第周開展細胞核移植實驗，雖然本意只是為了藉此弄清細胞核與細胞質的關係，特別是細胞質在遺傳中的作用問題，但歪打正著，無意間也成了中國的克隆先鋒，成了中國最早開展克隆技術研究的人。當時世界上的克隆實驗均採用蛙、蟾等兩棲類動物為實驗材料，童第周卻獨闢蹊徑，以魚類為實驗材料，由此又成了世界上第一個研究魚類克隆技術的人。
中國實驗胚胎學童第周生平
1963年，童第周以金魚和鰟鮍魚為實驗材料的同種克隆實驗都獲得了成功，其中金魚囊胚細胞核移到去核金魚卵的實驗大約有10%發育成了幼魚。這使中國成為繼美、英之後，在上世紀50年代末和60年代初即成功地開展了核移植研究的國家。
童第周再接再厲，又在屬於不同亞科的兩種魚鰟鮍魚和金魚之間，進行了異種克隆。由於這兩種魚的親緣關係太遠，所以實驗結果不是很理想，但畢竟成功了，這又使我國成了最早開展不同亞科間異種克隆實驗的國家。
為了進一步確定細胞質中起遺傳作用的具體物質，童第周在文化大革命的艱難環境中，衝破重重阻力，與美籍華人牛滿江一起進行了有關的研究，成功培育出了被稱為"童魚"的異種克隆魚，並首次證實了細胞質中的信使核糖核酸具有遺傳功能。這個實驗引起了世界轟動，美國的《紐約時報》和英國皇家科學院的《大英百科全書》對此都作了報導和記錄。
接著，童第周和牛滿江增加實驗的難度，在金魚和螈這兩種不同綱、親緣關係極遠的動物之間進行了核酸誘導，結果亦取得了成功，一些金魚的頭上長出了只有螈才有的平衡器。
為了儘快把科研成果套用於生產實踐，童第周帶領弟子們，開展了食用核質雜種魚的研究，通過鯉魚和鯽魚間細胞質和細胞核的互相移植，在世界上首次培育出了一種可育的高產優質的鯉鯽核質雜種魚。這種魚在外形上既有點像鯉魚，又有點像鯽魚；既有鯽魚的鮮美味道，又有鯉魚的大個頭，而且生長速度比鯉魚快。其肌肉蛋白質的含量比鯉魚要高，脂肪含量卻比鯉魚要低。中國農業電影製片廠特地為其拍攝了一部教科片，此片獲得了1986年國際科普影展金穗獎。
童第周開創的中國克隆研究，為中國的克隆事業打下了良好的基礎，1979年童第周去世後，中國學者又先後克隆出了鼠、兔、綿羊、山羊、牛等哺乳動物，使中國一直走在了世界克隆研究的前沿。
籌建新中國的第一所
海洋研究機構
中國的東部和南部都瀕臨遼闊的海洋，有綿延的海岸線和豐富的海洋資源，但在國弱民貧的晚清和民國時期，這些資源成了帝國主義列強尤其是日本最覬覦和想要掠奪的一塊肥肉。從20世紀二三十年代起，日本就開始常年觀測中國的海洋狀況，不時組織大規模的海洋環境調查，一些漁業專家，例如農林省的技術員熊田頭四郎，戰前10多年的時間裡，每年春秋兩季都要來中國沿海調查漁業。因此，日本對我國各個漁場的海洋環境、資源數量和種類都了如指掌。日本政府則根據專家們的調查結果，每年派出大量的漁船在中國海域公然盜捕。
看著祖國的資源遭受列強如此放肆的掠奪和破壞，童第周心急如焚，到處奔波呼籲但卻無人理睬。1949年青島解放，時在山東大學任教的童第周，應"中華全國科學工作者聯合會籌備會"的邀請到北京參加籌委會會議。童第周利用這個機會，找到中國科學院籌建組領導竺可楨教授，迫切地向他提出了建設中國海洋研究機構的構想。
1950年3月，中科院決定由童第周、曾呈奎、張璽3人負責，開始籌建新中國的第一所海洋研究機構--中科院青島海洋生物研究室。要人才沒人才，要設備沒設備，當時的籌建條件非常艱苦。1949年仍留在大陸從事海洋研究工作的科學家只有20多人，何況這20多人分散在全國各大專院校和研究機構，並不能全歸童第周調撥使用。但就是在如此艱難的條件下，童第周僅僅用了四五個月的時間，就成功組建了中科院水生生物研究所青島海洋生物研究室，並親任室主任。據當時主持協調籌備工作的中科院軍代表、我國著名的植物學家吳征鎰院士回憶："在這一過程中童第周所表現出來的直爽、民主、寬厚、不計得失是促進這一過程順利進行的重要因素，給人們留下了極深的印象。"
在童第周的領導下，中科院海洋研究室（先後更名為中科院海洋生物研究所、中科院海洋研究所）完成了一系列與國家經濟民生和國防建設有關的重大課題。1957年，隸屬此室的中國第一艘海洋調查船"金星號"，改建成功並投入使用，在以海軍司令員為組長的國家科委海洋組的領導下開展了長年系統的大規模的海洋調查工作。海魚、海帶、紫菜、貽貝、扇貝、對蝦等也先後在此人工育苗和養殖成功，尤其是人工大面積種植海帶的成功，以低廉的成本極大地緩解了我國"大脖子病"等缺碘性疾病的發生，為百姓的健康做出了巨大的貢獻。而船蛆和藤壺（船蛆是一種無脊椎動物，幼體時吸附在海船的船板上，繼而鑽入船板內，侵蝕木板使之腐爛。藤壺幼體時也附著在船板上，長大後長出堅硬的外殼，固著在船板上使船身重量加大，造成了巨大的航行阻力）防治研究的成功，不僅有利地促進了海洋捕撈業的發展，而且為國防事業做出了貢獻，因為解放初期，中國軍艦的艦身大多也是木質的。
科研是老老實實幹出來的
童第周身兼數職，他的身份是複雜的，他的工作是多面的，但他從來沒有忘記過自己的立身之本--科研，即使百務壓身，即使病魔糾纏，他都要使勁地擠出點點滴滴的時間，堅持到他心愛的實驗室去幹上一會兒，因為他明白科學是老老實實幹出來的，不是喊出來的，自己不動手做實驗的科學家絕對成不了一個真正的科學家，充其量只是個科學政客。顯微鏡前端坐的身影，顯微鏡下靈巧的雙手，幾乎成了所有同事和學生對他最深刻的印象。
晚年時，童第周患了白內障，大家都反覆勸他：您年紀大了，眼睛又不好使，坐在一旁指點指點我們就行了，不必親自動手。他感謝大家的關心，卻反對要他做"閒人"，他說："科研成果是靠雙手做出來的，不是靠嘴喊出來的。我不能光說話，不做事。"他認為：我自己不動手，就弄不清問題的實質和癥結所在，也搞不清別人正在做的事，怎樣去指導人家？
不僅要乾，而且要老老實實地乾。做腫瘤免疫細胞實驗時，每個課題組成員分得5隻大白鼠作為一個實驗對象組，由於實驗技術的差異，童第周和夫人葉毓芬做的兩組100%成功，但其他人卻只有20%-100%不等的成功率，有人建議以童第周夫婦的實驗結果發表論文，童第周堅決反對，他認為"應原原本本地、客觀地反映實驗的全部實際結果，不能只取符合自己願望的那一部分數據。於是發表的論文中只取了課題組的平均值。
粉碎"四人幫"後，童第周曾作詩明志："年華現正比喬木，也應逢春開鮮花。且喜壯志老益堅，敢攀高峰窺科學。"表達了他不服老，堅持科研的決心。可是，頻繁的會議和繁忙的社會工作，的確已使童第周感到了力不從心。因此，1979年春天，當一位新聞記者採訪童第周的時候，他感慨萬千，提起筆，在那位記者的本子上寫下了他一生中最後的4句詩："人家哪有許多會，日日夜夜開不夠。誰道四個現代化，不憑雙手只憑口。"
"我們的事業，需要的是手，而不是嘴"，這是童第周的至理名言，也是他一生的寫照。
1979年，在杭州為浙江省2000多名科技、教育和衛生領域的科研人員做報告時，過度勞累的童第周心臟病發作，暈倒在講台上，20多天后在北京逝世。
