费马在阅读丢番图(Diophatus)《算术》拉丁文译本时,曾在第11卷第8命题旁写道:“将一个立方数分成两个立方数之和,或一个四次幂分成两个四次幂之和,或者一般地将一个高于二次的幂分成两个同次幂之和,这是不可能的。关于此,我确信已发现了一种美妙的证法 ,可惜这里空白的地方太小,写不下。”(拉丁文原文: "Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi. Hanc marginis exiguitas non caperet.")毕竟费马没有写下证明,而他的其它猜想对数学贡献良多,由此激发了许多数学家对这一猜想的兴趣。数学家们的有关工作丰富了数论的内容,推动了数论的发展。
对很多不同的n,费马定理早被证明了。其中欧拉证明了n=3的情形,用的是唯一因子分解定理;费马自己证明了n=4的情形;1825年,狄利克雷和勒让德证明了n=5的情形,用的是欧拉所用方法的延伸,但避开了唯一因子分解定理;1839年,法国数学家拉梅证明了n=7的情形,他的证明使用了跟7本身结合的很紧密的巧妙工具,只是难以推广到n=11的情形;于是,他又在1847年提出了“分圆整数”法来证明,但没有成功。对于所有小于100的素指数n 库默尔在1844年提出了“理想数”概念,他证明了:对于所有小于100的素指数n,费马大定理成立,此一研究告一阶段。
但对一般情况,在猜想提出的头二百年内数学家们仍对费马大定理一筹莫展。