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百科全书是概要介绍人类的全部知识或某一类知识的工具书。按照辞典形式编排，以条目为基本单元，收集各知识领域的名词、熟语、地名、事件、人物、著作等等，但不收录词语，故不同于语文辞典。
百科全书可以是综合性的，包含所有领域的相关内容（例如《大不列颠百科全书》就是一部著名的综合性百科全书）。也可以是专业性的百科全书（例如医学或哲学百科全书）。也有一些从某种特定文化或国家观点来讨论广泛议题的百科全书，例如《苏联大百科全书》。有时，百科全书也被视为是一个国家和一个时代科学文化发展的标志。
百科全书的历史可以追溯到古希腊时期。亚里士多德最早把知识进行分类，并编写了全面讲述当时学问的讲义，这些讲义被认为是百科全书的萌芽。也由此被西方比较多的学者奉为“百科全书之父”。也有人认为亚里士多德的老师柏拉图才是“百科全书之父”。还有人认为留下了记述各种学问的残篇的斯彪西波是“百科全书之父”。俄国学者则认为德谟克利特是“百科全书之父”。
百科全书型的作品在人类历史上并不少见，古罗马瓦洛《学科要义九书》和《圣俗事物古迹》、罗马时代老普林尼《博物志》皆为西方具有百科性质之著作。
中世纪时的百科全书大多是修道院的神父们编写的教科书性质的大部头作品。到了后期，百科全书的编纂受到培根科学分类法的影响，书的作者也逐渐演变成多人合作的形式。
中世纪有《世界宝鉴》、圣依西多禄编著的《词源》、博韦的樊尚（Vincent of Beauvais）编著的《大宝鉴》（Speculum majus），其中大宝鉴是18世纪前世界上最大的百科全书，共有80卷。但直到16世纪的西方，才开始出现“百科全书”这个名词。最早将“百科全书”用于书名的，是德国人斯卡利杰，在巴塞尔出版。17-18世纪培根所著的《伟大的复兴》影响了后世百科全书的分类和篇纂。
中国汉朝初年的《尔雅》，是中国百科全书性质著作的渊源。
中国古代的类书是一种百科全书式的资料汇编。第一部类书《皇览》是公元220年魏文帝主编，已散失。历代的类书还有杜公瞻《编珠》、欧阳询《艺文类聚》（100卷）、虞世南《北堂书钞》、徐坚《初学记》、李昉奉宋太宗之命而主编之《太平御览》、1267年南宋王应麟编《玉海》，共240卷。明朝初期的《永乐大典》共有22937卷，另说22877卷，被认为是最早的接近现代意义上的百科全书，但大部分已散失。清朝康熙开始，由陈梦雷编《古今图书集成》，到了雍正初年，又由蒋廷锡继续。民国初年陆尔奎的《辞源》是中国第一部现代的百科辞典。1930年，杨家骆编辑《中国学术百科全书》。
1981年，中华民国出版了《中华百科全书》，总计十册，分三十八种类别，约一万五千余条条目。中华人民共和国成立后，1978年至1993年耗时15年编写了《中国大百科全书》，全套共分74册，涵盖66个学门领域，8万多个条目。其总编辑姜椿芳也被认为是中国现代百科全书的奠基人。
日本受到唐朝文化的影响，平安时代开始也出现了类书。第一本是源顺在934年编写的《和名类聚抄》。1446年出版了《壒囊钞》，汇集了日本和中国的佛教与世俗事物知识。江户时代有寺岛良安模仿中国的《三才图会》所撰的《和汉三才图会》。
19世纪编成的类书《古今要览稿》已经具有近代百科性质，1914年完成的《古事类苑》则更加接近于百科全书。1916年后有现代的百科出现，《广文库》可能是第一部，其后三省堂出版了《日本百科大辞典》10卷。此后还有《大百科事典》、《国民百科大辞典》（18卷）、《世界大百科事典》、《不列颠国际大百科事典》、《儿童世界百科》（17卷）、《阿波罗百科事典》(3卷) 、和汉三才图会（105卷81册）等。
阿拉伯世界的第一部百科全书是《传统菁华》（阿拉伯语：كتاب عيون الاخبار，Kitāb ʿUyūn al-Akhbār），由伊拉克的伊本·古泰拜（أبو محمد بن قتيبة الدينوري，Ibn Qutaybah，826年-889年）主编，后由伊本·阿卜德改编为《珠练》。975年至997年，波斯学者花剌子模（ابوعبدالله محمد بن احمد بن یوسف خوارزمی کاتب，Muhammad ibn Ahmad al-Khwārizmī）编了《科学之钥》。其后一个宗教团体精诚兄弟会编著了一本《精诚兄弟会典》。13世纪时埃及历史学家阿尔努韦利（al-Nuwairi）用20年时间编成《文化智能之的》。
现代阿拉伯百科全书发端于19世纪黎巴嫩学者布斯塔尼（بطرس البستاني，Butrus al-Bustani）与其儿子编写的《百科全书》。阿伯特·里哈尼的《阿拉伯百科全书》于1955年出版，单卷本。
古代的许多作家都曾经试图全面地记录人类的所有知识。但是，约翰·哈里斯才被认为是第一个创立了现代意义上的百科全书。
最著名的早期百科全书要属法国的《百科全书，或科学、艺术和工艺详解词典》，由达朗贝尔和狄德罗编写，并于1772年完成，共28卷，71, 818条条目，2,885张插图。也因此狄德罗被称为现代百科全书之父。而在此前比较受欢迎的一部百科全书——英国的伊弗雷姆·钱伯斯的《百科全书；或艺术与科学通用字典》则开创了百科全书的“参见”系统。法国19世纪后出版的拉鲁斯百科全书系列影响颇大。
18世纪法国学者阿莱兹（Alletz）在1766年编篡出版了一部4.5x7.5英寸的袖珍本《小百科全书》（Petite Encyclopédie），是当时最小的百科全书。《大不列颠百科全书》最早时也十分朴素：从1768年到1771年只出版了三卷。
19世纪德国的布罗克豪斯开创了社交词典派百科全书，其编篡方法影响了欧洲很多国家百科全书的编写。此外，德国比较有名的百科全书还有《迈耶百科词典》和《赫德尔大百科全书》。
俄国19世纪的百科全书受到德国布罗克豪斯的影响就很大。1891年加尔别尔出版公司出版了8卷本《布罗克豪斯百科全书》的俄文版《案头百科词典》，后几经改变成为《格拉纳特百科词典》。1890-1907年俄国印刷业者艾弗隆与德国布罗克豪斯合作推出了《布罗克豪斯-艾弗隆百科词典》，共82卷和4卷补编，由俄国学者撰写。
意大利的现代百科全书以《意大利百科全书》为代表。其他还有《UTET百科大词典》和《伊诺第百科全书》。西班牙的百科全书历史只有100多年，比较出名的有《欧美插图大百科全书》，《萨尔瓦特百科词典》、《拉沃尔百科全书》以及《里亚尔普百科全书》。
随着百科全书的发展，现代百科全书具有完备的检索系统，包括索引、参见和分类系统等，条目内容更加趋向于图文并茂，计算机的应用则使百科全书更加方便检索和查阅。