一般认为 C *-代数主要应用于 量子力学 中可观测量的模型代数中。这方面的研究始于 1933 年左右，沃纳· 海森伯 （Werner Heisenberg）创立的矩阵力学，以及 帕斯库尔·约尔当 （Pascual Jordan）所研究的、更接近数学发展的形式。之后，冯·诺依曼在他一系列关于算子环的论文中尝试建立更广泛的框架，并将 C *-代数发展至一个高潮。这些论文可看做是一类特殊的 C *-代数，现在称为 冯·诺依曼代数 （von Neumann algebra）。

1943 年前后， 伊斯拉埃尔·盖尔范德 （Israel Gelfand）和马可·奈马克（Mark Naimark）对 C *-代数作出了抽象刻画，使其不再需要用希尔伯特空间上的算子进行刻画。

在当代数学研究中， C *-代数是局部紧群的 酉表示 理论中的重要工具，同时在量子力学的代数表述中也有应用。另一个活跃的研究领域是对 可分单核 C*-代数 （separable simple nuclear C *-algebra）的分类，以及确定可被分类的程度。

物理中偶尔会将 有限维 C *-代数 称为 ^† -代数 （ ^† -algebra），或者更明确地说， 闭 ^† 代数 （ ^† -closed algebra）。剑标（ dagger ）† 之所以会用于称呼 有限维 C *-代数，是因为物理学家通常用这个符号来表示 埃米尔特伴随 （Hermitian adjoint，物理上译作“厄米伴随”，数学家通常用星号 * 表示埃米尔特伴随），而且通常不担心与无限维数相关联的一些微妙之处。†-代数在量子力学，尤其是量子信息科学中表现突出。

近似有限维 C *-代数 （approximately finite dimensional C *-algebra）是 有限维 C *-代数 的一则直接推广。