광주첨단과학산업단지의 개발은 1980년대 중반부터 추진되었다. 1987년 과학기술처와 한국토지공사는 '대한국토계획학회'에 '고도기술 산업집적 도시의 건설방향과 운영 전략에 관한 조사 연구'를 의뢰하였다. 결론은 수도권(홍릉, 수원), 중부권(대덕), 동남권(포항, 울산)에는 계획적이거나 자생적인 연구단지가 형성되어 있으나 상대적으로 낙후된 서남권에는 연구단지가 없어 국토의 균형개발과 지역경제의 활성화를 위해서는 서남권 지역에 연구단지의 조성이 필요하다는 것이었다.

이러한 연구결과를 바탕으로 과학기술처는 1988년도 4월13일 대통령 업무보고에서 광주첨단과학산업단지 건설 필요성을 보고하였고, 이 자리에서 '제2, 제3의 연구단지는 대덕단지의 건설 및 운영상의 문제점을 거울삼아 시행착오가 없는 세계적 연구단지가 되도록 하며, 연구에 전념할 수 있는 환경과 분위기를 조성하고 복지후생 등에도 관심을 가지고 추진한다'는 방침이 세워졌다.

1990년 7월 21일 광주직할수 북구 대촌동 및 광산구 비아동 일원의 19.148㎢를 산업기지개발촉진법에 의한 광주첨단과학산업기지 개발구역으로 지정하였고, 같은 해 11월 14일 기본계획을 확정 고시하였다. 개발기간은 1991년에서 2001년까지이며, 그중 1단계 사업은 1995년까지 완료하고, 유보지를 대상으로 하는 2단계 사업은 1996년에 시작하여 2001년에 완공하는 것으로 계획하였다. 또한 같은 해인 12월 6일에는 사업시행자로 한국토지공사를 지정함으로써 개발체계를 완비하였다.

광주첨단과학산업연구단지 조성방향,
1988

광주첨단과학산업기지개발기본계획고시,
1990

그러나 광주첨단과학산업단지의 개발은 순조롭지 못하였다. 가장 큰 장애는 적정 수요를 확보하기 어려웠다는 점이다. 이에 따라 정부는 1997년 11월 20일 광주첨단과학산업단지 중 1단계 사업의 완공연도를 기존의 1997년에서 1998년으로 1년 연장하였고, 1998년에는 1단계 사업의 완공년도를 다시 2000년으로, 2000년에는 2001년으로 연장하였다. 특히 2005년 3월 30일 정부는 단지의 전체면적을 대폭 축소하였다. 이를 통해 1단계 면적은 9.845㎢에서 7.931㎢로 소폭 조정되었으나 2단계 사업은 9.525㎢에서 2.052㎢로 축소되었다.

이와 더불어 2단계 사업의 사업완공년도 또한 2008년도로 조정되었고, 광주광역시가 사업을 시행하는 것으로 결정하였다. 2단계 사업의 시행자는 이후 한국토지공사로 변경되었으며 사업기간 역시 2010년으로 조정되었다. 또한 1단계 사업 중 광산업집적화단지 2단계 사업을 광주광역시가 시행하는 것으로 개발계획을 변경하였다.

2008년 말 현재 광주첨단과학산업단지에는 총 292개의 기관이 입주하여 조업 중에 있다. 이들의 고용규모는 7,079명에 달하며, 생산액은 총 1조 3,094억원, 수출액은 20억 9천만 달러이다. 입주업체의 산업별 구성을 보면 광산업을 포함하는 전기전자부문이 가장 높은 비중을 차지하고 있으며, 과학산업단지라는 점으로 인해 비제조업분야의 기관 역시 53개소가 입지해 있다.