Le premier scanner est le bélinographe, inventé en 1908. On fixe le document à reproduire sur un cylindre tournant. Une cellule photoélectrique se déplace lentement sur un chariot mu par une vis solidaire du cylindre qui la fait avancer d'une fraction de milliètre par tour. Le bélinographe analyse ainsi le document ligne par ligne ((en) scan). Le signal électrique obtenu peut se transmettre par téléphone. À l'autre bout, le signal module une lumière qui impressionne un film photographique.
Les premiers scanners pour l'exploitation informatique de l'image, qui apparaissent dès les années 1960, fonctionnent selon le même principe.
Le scanner à plat, sur lequel on peut poser des livres et des cahiers sans séparer les feuilles, apparaît dans les années 1970. Les scanners professionnels resteront rotatifs pendant une dizaine d'années. Il est en effet plus facile alors de fabriquer une mécanique de précision, n'utilisant qu'une cellule dont les caractéristiques restent stables pendant la durée de l'analyse du document, que des ensembles de capteurs photo-électriques de caractéristiques identiques.
La politique de numérisation des bibliothèques et archives a entraîné la fabrication de scanners permettant la reproduction de livres sans les écraser sur une vitre, grâce à un système optique permettant de garder la ligne de capteurs à distance.

- La résolution : c'est la précision de la capture de l'image ; la précision est mesurée en points par pouce (ppp ou dpi pour dot per inch en anglais) ; il faut distinguer la résolution optique (ou réelle) et la résolution interpolée, la résolution optique est la précision réelle de l'appareil alors que la résolution interpolée est une résolution plus fine obtenue par calcul de points intermédiaires entre les points réellement mesurés.
- Le format de papier : c'est la grandeur maximale des feuilles que le numériseur peut accepter.
- L’interface : FireWire (IEEE 1394), USB, SCSI, Ethernet, port série et port parallèle (ces deux derniers étant devenus trop lents tendent à disparaitre).
- La vitesse de numérisation : le nombre de pages numérisées par minute ; la vitesse de numérisation dépend non seulement de la puissance du numériseur mais aussi du format des documents à numériser et de la résolution choisie pour le travail.

Les scanners à plat sont très courants. Il en existe deux types :
- Ceux dont les capteurs (en général, de type CCD) sont fixes et dont la partie mobile est un miroir.
Ces scanners sont plus coûteux à réaliser et embarquent un système optique d'une certaine complexité. La qualité de leurs numérisations peut être excellente.
- Ceux dont les capteurs (de type CIS) sont mobiles, et appliqués directement contre la vitre. Bien qu'ils aient énormément progressé, leur image est toujours un peu floue car ils ne peuvent empêcher une diffusion de la lumière contre la vitre. C'est la technologie utilisée pour les scanners ultra-plats.
Par ailleurs, certains scanners à plat sont équipés d'un module pour documents transparents (cf. Scanners film)

Avec les scanners « à défilement », le document est entraîné, comme pour un fax, c'est lui qui se déplace et non les capteurs ou un miroir. Ce procédé est principalement utilisé dans le monde bureautique.
Ces scanners permettent aujourd'hui de numériser des documents de grammages variables de format allant de la carte de visite à l'A3. Certains d'entre eux, peuvent scanner jusqu'à plus de 160 pages par minute en recto/verso (ex: Kodak i840). D'autres types de scanners à défilement, plus spécifiques, sont prévus pour numériser des documents grands formats (scanners de plan supérieur à l'A0).
On note également l'existence d'autres scanners à défilement spécifiques, pour par exemple des photos, des chèques, des cartes de visite, etc ...

Dans un scanner film, la lumière traverse directement le document transparent (négatif ou diapositive), ce qui permet, avec un objectif de qualité, d'obtenir une qualité chromatique de haut niveau et une résolution très élevée.
Certains scanneurs à plat dits "Scanner photo" sont aussi équipés d'un boîtier lumineux qui leur permet, outre leur fonction classique de numériser en lumière réfléchie les documents opaques, la numérisation en lumière directe de documents transparents. La définition réelle est inférieure à celle d'un bon scanner film mais ils peuvent constituer un compromis intéressant.

Des entreprises, telle que 4DigitalBooks commercialisent des numériseurs capables de traiter sans intervention humaine 1 500 pages à l'heure. Les pages sont déroulées grâce à un bras perforé d'une multitude de petits trous, qui saisit les pages par aspiration, sans nécessité de détruire la reliure.