1915年4月、小糸源六郎が東京・京橋で小糸源六郎商店を創業し、鉄道信号灯用フレネルレンズの販売を開始した。明治末期から大正初期にかけての日本の鉄道インフラ拡張期に、ドイツから輸入した鉄道用フレネルレンズを国内に流通させる事業がスタートした。フレネルレンズは灯台・信号灯・車両前照灯に使われる集光レンズで、当時の日本では外国製レンズへの依存が強かった分野だった。小糸源六郎は輸入販売から始めて、国産化と自社製造へ段階的に踏み込む方針を、創業時から打ち出した。

1935年2月に品川工場を開設して自社製造体制の出発点となり、1936年4月に株式会社小糸製作所を設立（資本金250万円）、法人化と現法人格の確立を完了させた。1943年4月に静岡工場を開設して主力生産拠点の整備を進め、戦時下の軍需生産（航空機照明・車両照明等）の一翼を担った。終戦後の1949年5月、株式を東京・大阪両証券取引所に上場し、戦後の資本市場アクセスを確保した。当時の事業領域は鉄道照明・自動車照明・特殊照明（船舶・航空機等）の3本柱で、自動車ヘッドランプはまだ補完的位置づけにあった。

1957年8月、小糸電機株式会社を設立して事業の専業化を進めた（1962年1月に吸収合併）。同年10月、オールグラス・シールドビームヘッドランプの生産・販売を開始し、自動車ヘッドランプ事業の本格化が始まった。シールドビームは、レンズ・反射板・電球を一体化したヘッドランプで、当時の自動車照明の世界標準として米国GE社が開発した技術だった。小糸製作所は日本市場でのシールドビーム生産・販売の中心メーカーとして、戦後の自動車産業の拡大とともに事業を伸ばした。1968年8月に米国イリノイ州にシカゴ事務所を開設し、北米市場開拓の起点となった。

1970年代以降、自動車ヘッドランプの技術革新が継続的に進んだ。1978年7月にハロゲンヘッドランプの生産・販売を開始し、シールドビームに比べて明るさと寿命が向上した次世代ヘッドランプの市場立ち上げに参加した。1980年代以降、トヨタ自動車・本田技研工業・日産自動車・三菱自動車・スズキ・マツダ・スバル・いすゞ自動車・日野自動車・ヤマハ発動機・スクーター・大型トラック・産業車両等の幅広い顧客層に対し、ヘッドランプ・テールランプ・室内灯等の自動車照明部品を供給する位置づけを確立した。小糸製作所は1970年代に自動車ヘッドランプ専業メーカーとしての自己定義を固め、鉄道信号灯・船舶用照明・航空機用照明等の創業当初の事業からは段階的に距離を置いた。

1983年4月、米国イリノイ州にノースアメリカンライティングインクを設立し、北米現地生産の起点となった（1998年10月に連結子会社化）。1986年8月にタイ国バンコク市にタイコイトカンパニーリミテッドを設立して東南アジア生産拠点を構築（1998年7月に連結子会社化）、1988年4月に台湾大億交通工業製造股份有限公司へ資本参加（後に連結子会社化）して台湾市場展開と中国市場接続を実現した。1989年2月には中国に上海小糸車灯有限公司を設立し、中国本土での車灯生産進出を開始した。1996年5月に英国ブライタックスベガリミテッドへ資本参加（1998年子会社化、1999年コイトヨーロッパに改称）して欧州拠点を獲得、1997年4月にインドにインディアジャパンライティングプライベートリミテッドを設立してインド市場進出の起点とした。1990年代後半までに、北米・東南アジア・中国・台湾・韓国・欧州・インドの主要市場に生産または資本参加拠点を整備する事業構造を完成させた。

2001年3月にはチェコにコイトチェコs.r.o.を設立して中欧生産拠点を構築、2005年9月に中国福州大億灯具工業有限公司を子会社化、同年11月に佐賀県に小糸九州株式会社を設立、同年11月に中国に広州小糸車灯有限公司を設立して中国華南生産拠点を構築した。2007年7月にはノースアメリカンライティングインク アラバマ工場を開設して北米生産能力の拡張、2010年6月にインドネシアにPT.インドネシアコイトを設立、2012年12月にメキシコにノースアメリカンライティングメキシコを設立と、自動車ヘッドランプの世界生産ネットワークの整備が継続した。

技術革新の領域では、1996年7月にディスチャージヘッドランプ（HID）の生産・販売を開始し、ハロゲンに比べて明るさと省電力性が向上した次世代ヘッドランプの市場立ち上げに参加した。2004年7月には世界初の水銀フリーディスチャージヘッドランプを生産・販売開始し、環境対応HIDの先行投入で技術リーダーシップを示した。さらに2007年5月、世界初のLEDヘッドランプの生産・販売を開始した。LEDヘッドランプはハロゲン・HIDに比べて寿命・省電力性・デザイン自由度が大幅に向上した次世代ヘッドランプで、2007年の市場投入は世界の自動車ヘッドランプ業界のなかでも先行する事例として、技術リーダーシップを示すマイルストーンとなった。

2007年のLEDヘッドランプ市場立ち上げ以降、世界の自動車ヘッドランプ市場はLED化が急速に進んだ。2010年代に入ると、ヘッドランプの主流はハロゲンからHID・LEDへ段階的に切り替わり、2010年代後半にはLEDヘッドランプが新車搭載の主流技術となった。小糸製作所は世界初のLED投入企業として、トヨタ自動車・ホンダ・日産といった日系完成車メーカーへのLEDヘッドランプ供給で大きなシェアを確保し、連結業績はFY11（2012年3月期）4,309億円・経常利益315億円から、FY17（2018年3月期）8,489億円・経常利益1,079億円へ6年で売上を約2倍・経常利益を約3.4倍に拡大した。

2010年代後半以降、自動車照明はLED化を超えて、可動部レス（OLED）・配光制御（マトリックスADB・ハイビーム自動制御）・通信機能（V2X連携照明）等の高機能化が進む局面に入った。小糸製作所はLEDヘッドランプの市場リーダーとして、配光制御技術・可動ヘッドランプ機構の開発を継続的に進めた。連結売上はFY16（2017年3月期）8,415億円・FY17 8,489億円・FY18 8,263億円・FY19 8,009億円と8,000億円超の水準を維持し、コロナ禍のFY20で7,064億円まで縮小した後、FY21 7,607億円・FY22 8,647億円・FY23 9,503億円と回復、FY24（2025年3月期）9,167億円とほぼ同水準を維持している。連結営業利益はFY16 925億円・FY17 1,038億円・FY18 1,015億円とピークを記録した後、FY19以降は800億円台から500億円台へ段階的に縮小する局面にある。

トヨタ系部品メーカーとしての位置づけは、創業100周年（2015年4月）以降も維持された。トヨタ自動車・トヨタ車体・ダイハツ工業・日野自動車を含むトヨタグループ各社へのヘッドランプ・テールランプ供給は、小糸製作所の連結売上の大きな割合を占める構造となっている。同時に、本田技研工業・日産自動車・スバル・スズキ・マツダ・三菱自動車・ヤマハ発動機等の日系完成車メーカー、フォード・GM・ステランティス・テスラ等の北米メーカー、フォルクスワーゲン・BMW・メルセデス・PSA等の欧州メーカー、現代自動車・上汽集団・吉利汽車等のアジア各社へ、世界市場で幅広く照明部品を供給する事業構造を維持している。

2024年3月、インディアジャパンライティングプライベートリミテッドのグジャラート工場を開設し、インド生産能力を拡張した。2024年8月には福州小糸大億車灯有限公司を完全子会社化（福州小糸車灯有限公司に改称）し、中国合弁を解消して完全子会社化を完了させた。2025年1月、セプトンテクノロジーズインク等7社を子会社化した。セプトンテクノロジーズは米国シリコンバレー拠点のLiDAR（光学測距センサー）開発企業で、自動運転・ADAS（先進運転支援システム）向けのセンサー技術を持つ。LiDAR・センサー領域への戦略的取り込みは、自動車ヘッドランプ専業メーカーから、次世代モビリティの照明・センシング統合メーカーへの自己定義の組み替えを示す重要な事業投資である。

加藤充明社長（FY20〜現任）体制は、LEDヘッドランプの市場成熟と、自動運転・EV化による自動車照明領域の構造変化への対応を並行して進める。LiDAR買収・ADAS対応センシング技術の取り込み・OLED可動配光ヘッドランプ等の次世代照明領域への投資が、2020年代後半の事業構造を規定する戦略軸となる。1915年の小糸源六郎商店創業から110年の節目に、自動車ヘッドランプ専業メーカーとしての創業以来の事業領域を、次世代モビリティ時代に向けてどう組み替えるかが、小糸製作所の中期的経営論点となる。創業家・大嶽家から非創業家への段階的経営権移行（大嶽隆司・大嶽昌宏→三原弘志→加藤充明）と、トヨタ系部品メーカーグループ内での機能分担の継続が、創業110年の小糸製作所の事業継続性を支える2軸となっている。