הפיתוח של טכנולוגיית הדמיה מולטי-מודאלית עבר מספר שלבים:
הדמיית רנטגן: בשנת 1895 גילה הפיזיקאי הגרמני וילהלם קונרד רונטגן את צילומי הרנטגן ומימש בהצלחה צילום רנטגן. הדמיית רנטגן הייתה בשימוש נרחב בתחום הרפואי בשל הפשטות, המהירות והעלות הנמוכה שלה.
הדמיית אולטרסאונד: בשנות ה-50 של המאה ה-20, נוצרה טכנולוגיית הדמיית אולטרסאונד. הדמיית אולטרסאונד משתמשת במאפייני ההתפשטות של אולטרסאונד ברקמות אנושיות, ויש לה יתרונות של ללא נזק רדיואקטיבי ותצפית דינמית בזמן אמת. יש לו ערך יישום חשוב במיילדות וגינקולוגיה, לב וכלי דם ועוד תחומים.
CT ו-MRI: בשנות ה-70, הופעת טכנולוגיית ה-CT וה-MRI סימנה את הקפיצה של טכנולוגיית ההדמיה מדו-ממד לתלת-ממד. הדמיית CT משתמשת בקרני רנטגן כדי לסובב ולסרוק את גוף האדם כדי לקבל תמונות טומוגרפיות ברזולוציה גבוהה; הדמיית MRI משתמשת בשדות מגנטיים חזקים ובפולסים בתדר רדיו כדי לעורר גרעיני מימן בגוף האדם כדי לקבל תמונות דו-ממדיות או תלת-ממדיות ברזולוציה גבוהה.
