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直到20世纪50年代初，生物化学家施瓦茨以及弗尔茨发现，硒是阻止大鼠食饵性肝坏死的活性因子3的主要组分（另两个因子是胱氨酸和维生素E），这个活性因子3就是硒酸酯多糖。他们在《美国化学会杂志》上发表论文指出，硒是生命的必需微量元素（Schwarz, et al，1957）。
从1817年发现硒元素，到1957年发现硒是生命的必需微量元素，这期间间隔了整整140年的漫长岁月。这一发现，是人类在认识硒元素生物学功能上的首次重大飞跃（夏弈明，2011）。所以，Combs又说：“过去30年，营养学界最重要的发现就是认识了硒的重要性。”（彭祚全，等，2012）
随后，人们发现硒能预防家畜、家禽中各种与低硒和低维生素E有关的疾病，1966年在美国举行的第一届硒的生物和医学国际讨论会提出，硒是动物必需的营养素。1973年WHO专家委员会也将硒确定为动物所必需的微量元素，但并没有明确硒是否为人体所必需的微量元素。
就在1973年同年，美国Rotruck等和德国Flohé等研究人员分别在各自的实验室发现硒是谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的必需组成成分，该酶缺硒就没有生物活性，不能正常发挥作用。这一发现揭示了硒的第一个生物活性形式，被认为是人类在认识硒元素生物学功能上的又一次重大飞跃（夏弈明，2011）。
中国黑龙江省克山县一带发现儿童和育龄妇女得了一种地方性怪病。病人起病急，得病以后面色苍白，手脚冰凉，头晕气短，恶心呕吐，死亡率非常高。患者在几小时或一两天内死亡。临床表现为心律失常，心动过速或过缓，心功能性代偿，心脏扩大呈球形等，进而发生心源性休克或心力衰竭。以后陆续在全国15个省区都发现有这种地方性疾病。由于在克山县首先发现，并在发现时病因不明，人们就用地名把这种疾病命名为“克山病”。
中国医学科学院防治克山病研究组奔赴黑龙江省克山县，通过大量的流行病学、环境生态学、临床预防医学、病理学及生物化学等方面的综合性科学考察，终于将这种疾病确诊为与缺硒密切相关的心肌病，并用硒治疗获得成功。这是人类在认识硒元素功能、进而用硒元素为人类健康服务上的又一次重大飞跃，也奠定了硒是人体必需微量元素的基础（夏弈明，2011）。
1990年FAO、WHO和IAEA人体营养专家委员会将硒明确地列入“人体必需微量元素”，并在1996年正式公布（夏弈明，2011）。
20世纪70年代初，国内外大量流行病学研究显示，人体硒营养与肿瘤发生率呈负相关，从而确立了硒的肿瘤防治作用。
美国学者沙姆伯格（Shamberger）等首次对美国农作物的谷硒含量与各州癌症死亡率的关系进行分析，发现硒水平与癌症死亡率呈负相关；他们还对加拿大和新西兰的人群进行相关调查，也发现硒营养与肿瘤死亡率之间呈负相关；施劳斯（Schrauzer）教授对27个国家和地区人群的硒摄入量进行统计，也发现同样的结果。中国学者于树玉、陈君石等通过大量的流行病学调查，发现血硒水平与总癌症死亡率呈负相关。于树玉等在20世纪70年代后期开始用硒盐防治肝癌的研究，并取得了突破性成果（参见“9.2 人类历经百年才摸索到硒防癌、抗癌的功效”）。后来，美国批准将硒作为抗癌剂，可在含硒食品、药品包装上注明硒的抗癌作用；美国、加拿大等国将硒酵母作为营养药品在药店销售（Passwater，1980）。
后来，人们又发现，硒等微量元素及生殖激素同男性不育存在密切关系（毕慧玲，等，2017），硒不足还是雌性流产的原因之一（白晓琴，等，2006）。目前，人类已发现多种硒蛋白与精子生成密切相关，已知的有磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白还原酶族、硒蛋白P以及硒蛋白V、W、K等，并认为这些硒酶以氧化还原酶活性维持着男性生殖健康（赵东海，等，2016）。所以，于若木把硒誉为“生命的火种”、可以“把生命之火点燃得更加旺盛”的元素（彭祚全，黄剑锋，2012），以此来说明硒对生命、对人体健康的重要性（参见“17.2 缺硒是造成男性不育的决定性因素之一”）。
秦俊法（2014）认为，人类对硒的研究大致经历三个阶段：从硒发现到20世纪70年代以前，主要研究硒的毒性；20世纪70年代以后，主要研究硒的营养作用；20世纪90年代后，开始研究硒的生理作用及其分子机制。
分子生物学的崛起，使人们进一步从分子水平上认识硒元素在生命代谢中的分子机理，特别是从基因组学、蛋白质组学等方面去揭示硒蛋白在抗肿瘤等疾病中的分子机理，为人们用硒防治肿瘤等疾病提供了新的理论依据，进而开发抗癌药物。目前，北京大学曾慧慧教授研究团队开发出了国家1类含硒分子靶向抗癌新药，已进入临床试验阶段（参见“23.2 含硒抗癌药物开发方兴未艾”）。