从牛顿时代起，就存在着光的微粒说和波动说之争，由于当时牛顿在学术界威望很高，大多数学者都支持牛顿的微粒说。18世纪末年，杨认真地把牛顿的微粒说和惠更斯的波动说作了比较，发现波动说在解释反射、折射的时候比微粒说更有说服力。
1796年杨在博士论文中提出声和光都是波的振动的看法，还认为颜色就像不同频率的声波那样，是不同频率的光波。他在1800年发表的《论声光的实验和研究概要》一文中，勇敢地对牛顿的微粒说提出公开挑战：“尽管我仰慕牛顿的大名，但是我并不认为他是百无一失的。我遗憾地看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步。”在1802～1804年期间，他成功地做了著名的“双缝实验”，发现了光的干涉现象。
在这之前，也有学者根据水波干涉，猜想两束光如果是波的话会发生干涉，不过都没有做出成功的实验。杨分析了别人失败的原因，利用双狭缝使同一束光分成两束，结果成功了。杨在屏上观察到了明暗相间的干涉条纹。他还根据实验数据推算出极端红光的波长大约是三万六千分之一英寸，极端紫光的波长大约是六万分之一英寸。但是，杨的实验当时没有得到学术界应有的重视。
1818年法国物理学家菲涅耳对惠更斯学说加以发展，提出了波动的数学理论，请大数学家泊松(1781～1840)审阅。泊松经过计算，得出了当一束光通过小圆片的时候，在圆片影子的中心会出现亮斑的结论。泊松认为这个结论很荒唐，采取不相信菲涅耳理论的态度。菲涅耳不服，立即做实验，确实发现圆片影子的中央有一个小亮斑。后人称它是“泊松亮斑”。这时候人们又想起杨的双缝实验，它和泊松亮斑一起，令人信服地证明了光的波动学说的正确性。大约在1850年前后，光的波动说终于被学术界普遍接受，在同微粒说的争论中占了上风。