细胞核是最早发现的胞器，由弗朗兹。鲍尔在1802年对其进行最早的描述。到了1831年，苏格兰植物学家罗伯特。布朗又在伦敦林奈学会的演讲中，对细胞核做了更为详细的叙述。布朗以显微镜观察兰花时，发现花朵外层细胞有一些不透光的区域，并称其为“areola”或“nucleus”。不过他并未提出这些构造可能的功用。马蒂亚斯。许莱登在1838年提出一项观点，认为细胞核能够生成细胞，并称这些细胞核为“细胞形成核”（Cytoblast）。他也表示自己发现了组成于“细胞形成核”周围的新细胞。不过弗朗兹。迈恩对此观念强烈反对，他认为细胞是经由分裂而增值，并认为许多细胞并没有细胞核。由细胞形成核作用重新生成细胞的观念，与罗伯特。雷马克及鲁道夫。菲尔绍的观点冲突，他们认为细胞是单独由细胞所生成。至此，细胞核的机能仍未明了。

在1876到1878年间，奥斯卡。赫特维希的数份有关海胆卵细胞受精作用的研究显示，精子的细胞合会进到卵子的内部，并与卵子细胞核融合。首度阐释了生物个体由单一有核细胞发育而成的可能性。这与恩斯特。海克尔的理论不同，海克尔认为物种会在胚胎发育时期重演其种系发生历程，其中包括从原始且缺乏结构的黏液状“无核裂卵”（Monerula），一直到有核细胞产生之间的过程。因此精细胞核在受精作用中的必要性受到了漫长的争论。赫特维希后来又在其他动物的细胞，包括两栖类与软体动物中确认了他的观察结果。而爱德华。施特拉斯布格也从植物得到相同结论。这些结果显示了细胞核在遗传上的重要性。1873年，奥古斯特。魏斯曼提出了一项观点，认为母系与父系生殖细胞在遗传上具有相等的影响力。到了20世纪初，有丝分裂得到了观察，而孟德尔定律也重新见世，这时候细胞核在携带遗传讯息上的重要性已逐渐明朗。