Il caleidoscopio è stato inventato nel 1816 dallo scozzese David Brewster mentre conduceva esperimenti sulla polarizzazione della luce e successivamente brevettato nel 1817.

Sia che il tubo contenga due o tre specchi, di solito sono montati in modo da formare angoli di 60°; se gli specchi sono tre, formano un triangolo equilatero.

Se gli specchi sono due, l'immagine risultante per l'occhio dell'osservatore ha la forma che ricorda un fiore a sei petali; di questi sei settori uno è la vista diretta dei pezzetti di vetro mentre gli altri cinque sono immagini riflesse.

Se gli specchi sono tre le immagini possono essere molte di più; il loro numero dipende dal numero di riflessioni multiple che si hanno lungo gli specchi. Ciò dipende dalla lunghezza del tubo ma anche dalla qualità delle superfici; se gli specchi sono scadenti sono ben visibili solo le riflessioni principali.