Прообразами полиграфа, как инструмента для выявления лжи при допросе подозреваемого в совершении преступления, можно считать плетизмограф (прибор для измерения кровенаполнения сосудов и изменений пульса) и гидросфигмограф (прибор для измерения кровяного давления).
Первый аппарат был в 1877 году использован итальянским физиологом Анджело Моссо, как регистратор изменения частоты сердцебиения при испытываемом человеке чувстве страха.
Идея использовать гидросфигмограф именно в целях установления преступника принадлежит итальянскому криминалисту Чезаре Ломброзо (впервые применён в 1881 году).
Однако дальнейшее использование гидросфигмографа показало, что измерения одного только кровяного давления недостаточно для подтверждения причастности того или иного человека к совершённому преступлению.
Первый именно полиграф (в его современном понимании) был сконструирован в 1921 году сотрудником полиции штата Калифорния (США) Джоном Ларсоном. Аппарат одновременно регистрировал изменения динамики артериального давления, пульса и дыхания.
В 1933 году сотрудник Северо-западного Университета Леонард Килер сконструировал полевой переносной полиграф, к уже существующим в аппарате Ларсона измерителям был добавлен канал измерения сопротивления кожи. На основе данного прибора был организовал серийный выпуск полиграфов.
Принцип работы полиграфа заключается в регистрации изменений неконтролируемых реакций человеческого организма при ответе на различные вопросы - от безобидных (нейтральных) до контрольных (важных с точки зрения следствия).