角膜塑形镜的有效性和安全性一直是发展中研究的重点，20世纪70年代Kems发表的文章中使用日戴型的角膜塑形镜，在300天内降低近视度数为0.77D±0.91D，而一般硬性接触镜也能降低0.23D±0.48D，其认为整个角膜成为一球面是角膜塑形的重点，所以降低度数有限。在初期多副平坦弧度的硬性接触镜虽然能减低一定近视度数，但平坦的基弧容易造成镜片的偏位，出现异常的散光。

Soni和 Horner为了能更有效控制镜片定位和减低度数，提出一种和以往接触镜设计不同的理念。由于角膜的形态是中央区接近球面而周边区逐渐平坦，接触镜后表面设计基弧都是越往周边越平坦，这是一种常规的镜片设计理念。他们提出的反常规的设计是镜片的中央区基弧比角膜中央曲率平坦2.00~2.50D，最特别的是镜片的第二弧度并没有平坦，而是比基弧陡峭了2.00~5.00D，这种反角膜形态常规的设计称为逆几何设计。由于第二弧度的陡峭形成镜片与角膜间出现一空隙，里面充填着泪液，这种设计有利于镜片的定位并使度数降低更加的有效，这种设计也被称为第二代角膜塑形术。

即使在第二代角膜塑形镜在当时的实际矫正效果也非常的不稳定，矫正效果也只有1.50D左右，而且所花的时间甚至要达到一年以上。此外矫正期间需要不断的更换镜片，有些情况下白天依旧要配戴“维持片”来巩固塑形效果。到1997年出现第三代角膜塑形术，其主要的设计是接触镜基弧比角膜中央曲率平坦4.00~6.00D，第二个弧度可以比基弧陡峭3.00-15.00D，在第二弧度外边增加第三个相对平坦的平行弧度来保持定位，这种设计常常1~2副镜片就能达到很好地降低度数效果，可降低3.00~5.00D的近视度数.

20世纪90年代后角膜塑形镜在科学技术的发展下取得了很大的进步，如透气的接触镜材料的使用，保证接触镜配戴对角膜生理影响更小；镜片的设计的发展，更多弧设计、弧与弧度链接点设计、边弧设计使效果更有效更安全；加工工艺的不断进步，个性化的设计实现常常由高精度电脑可控车床来实现；角膜地形图等检查设备在眼科临床的普遍使用使得临床验配和安全监控更有效率。如今的角膜塑形镜在降低屈光度数的速度、幅度、稳定性及其安全性上比起以往的角膜塑形镜有了非常显著的提高。

正是由于角膜塑形镜在设计与加工的进步，以及近十年临床安全验证的充分依据下，美国食品与药品管理局（FDA）也在1998年5月批准日戴型角膜塑形镜，并于2004年12月3日批准了夜戴型角膜塑形镜的临床使用。