В древней кириллической азбуке[2]:45 и церковнославянской азбуке буква Ы носит название ѥры (ст.-сл.) или еры́ (ц.-сл.), смысл которого неизвестен, но явно родственен названиям букв «еръ» (Ъ) и «ерь» (Ь). Буква Ы называлась «еры» в изданиях авторитетного орфографического словаря русского языка Д. Н. Ушакова до 1964 года включительно; в более поздних изданиях словаря она называлась «ы»[2]:57.
В древнейших формах глаголицы и кириллицы буква Ы построена механическим объединением знака для Ъ или Ь со знаком І или И (в старославянских памятниках встречаются все возможные комбинации диграфа; в старой кириллице элементы буквы могли также соединяться чёрточкой)[3]. Числового значения не имеет. В наиболее «классической» форме глаголическую Ы принято рисовать как , а кириллическую приблизительно до XIV века — как ЪІ ъі (Ꙑ ꙑ), для позднейших времён — как современную Ы ы (включая и церковнославянский язык). В русские рукописи современная форма проникает с конца XIV века из южнославянских (балканских) рукописей[4]. В кириллице буква Ы обычно считается 30-й по порядку, в глаголице — 31-й.
После большинства согласных буквы И и Ы отражают фонетическое явление смягчения согласных: бить — быть, вить — выть, следи — следы, грози́ — грозы́, клик — клык, мило — мыло, пил — пыл, сгори — с горы, сир — сыр, ти́кать — ты́кать, графи́ — графы́.
После шипящих, как мягких, так и твёрдых, в сочетаниях ЖИ, ШИ, ЧИ, ЩИ употребляется буква И, а не Ы, поскольку в древности шипящие буквы произносились мягко, поэтому после них писали только мягкие гласные, хотя уже тогда стали отступать от этого. Позже, в некоторых случаях, после шипящих стали писать Ы (для отличия одних форм слов от схожих с ними других форм), но написание шипящих с И всегда являлось основным; таким же основным оно стало и для русского языка. Отступления от этой системы допустимы в иноязычных именах и названиях: Жылыойский район, Чыонг Тинь, Шымкент.
После Ц, мягкость которого также от контекста не зависит, употребление букв И и Ы описывает гораздо более сложная исторически сложившаяся система правил; они приведены в статье «Ц».
После велярных согласных Г, К, Х, которые бывают как твёрдыми, так и мягкими, Ы тем не менее практически не употребляется. Объяснение историческое: в древности эти согласные не могли смягчаться; точнее, вместо смягчения они переходили в шипящие (стол — сто́льный, но друг — дру́жный, век — ве́чный, пух — пушно́й) или свистящие (ср. с ц.-сл. оборотами речи: почить в Бозе ← Богъ; темна вода во облацех ← облакъ, на воздусях ← воздухъ; такое чередование осталось, например, в украинском склонении: нога — на нозі, рука — на руці, муха — на мусі) и использовались только с Ы. Позже в русском языке в этой позиции Ы перешло в И. В настоящее время сочетания гы, кы, хы встречаются в звукоподражаниях и просторечии (гыгыкать, кыш, Кыся, Олегыч, Маркыч, Аристархыч), либо в заимствованиях и вообще в иноязычных именах и названиях (кок-сагыз, акын, такыр, Мангышлак, Кызыл, Архыз).
После гласных и в начале слов Ы также встречается только в звукоподражаниях, собственных именах и заимствованиях (ыкать, ых; Ыгыатта, Ыджыдпарма, Джайаыл, Суыкбулак, Хабырыыс, ыр, ынджера), хотя звук [ы] в начале слов вполне обычен, если начинающееся на И следует без паузы за оканчивающимся на твёрдую согласную (вот [ы] всё, Иван [Ы]ваныч). Это же самое фонетическое явление на стыке приставки и корня отражается на письме (подытожить, cыграть, безымянный), за исключением иностранных приставок (постинфарктный, хотя предынфарктный), приставок на гортанные и шипящие (межигровой, сверхизысканный) и слова взимать с производными.
После Й буква Ы встречается только в транслитерированных иноязычных именах и названиях: Тайынша, Чыйырчык.
После Ъ буква Ы встречается в топонимах Чукотки: Кымъынэйвеем. После Ь может встречаться во вьетнамских заимствованиях (Тьы-ном, Тьы куокнгы).
Употребление букв Ы и И (І) близко к русскому, хотя частично отражает старославянскую ситуацию:
после большинства согласных употребление Ы и И смыслоразличительное и фонетически обусловленное (бити — быти и т. п.); но, в отличие от русского, в склонении одного и того же слова могут одновременно встречаться окончания -и и -ы, например: раби (им. пад. множ. ч. от рабъ) — рабы (вин. и твор. пад. множ. ч.);
упомянутый выше переход гы, кы, хы в ги, ки, хи в ц.-сл. также состоялся, то есть Ы после гортанных не бывает;
после шипящих бывает и Ы, и И; произносится это одинаково, разница только смысловая: мужи́ (им. пад. множ. ч. от мужъ) — мужы́ (вин. и твор. пад. множ. ч.); юноши (род. и дат. пад. ед. ч. от юноша) — юноши (им. и зват. пад. множ. ч., а также им., вин. и зват. пад.двойств. числа) — юношы (вин. пад. множ. ч.); нищимъ (твор. пад. ед. ч.) — нищымъ (дат. пад. множ. числа) и т. п.;
написание ци (ці перед гласными) бывает только в заимствованиях (Цицеронъ, Констанція);
после приставок на согласную И может как переходить в Ы, так и не переходить; возможны также написания с ъи вместо Ы (подъимати/подымати, но ѿимати с И), для разных приставок и корней преимущественное написание может быть разным.
В кириллических алфавитах для тюркских, монгольских и финно-угорских языков Ы обозначает либо звук, идентичный русскому [ɨ], либо близкие по артикуляции заднеязычные или среднеязычные гласные: в казахском [ɯ], в татарском [ɤ] и др.
В чешском как языке с достаточно долгой историей письменности звуки [ы] и [и] на определённом этапе развития фонетически совпали, однако по-прежнему различаются на письме: для исторического звука [ы] используется буква Y/y, а для [и] — соответственно I/i. Аналогичное различение имеется и в польском языке, с той лишь разницей, что фонетически эти два звука по-прежнему различаются. Эта же система обычно используется для латинской транскрипции с русского, белорусского и украинского и для транслитерации кириллицы вообще.
В румынском языке, латинская письменность для которого была введена только в 1860-е годы (см. статью «Румынская кириллица»), звуки [ы] и [и] различаются на письме иначе: [ы] передаётся буквой Î/î в начале слов и буквой Â/â в других позициях; [и] обозначается обычной буквой I/i.
В туркменском языке, латинизированном в 90-е годы, и в недавно принявшем латинскую графику казахском звуки [ы] и [и] различаются как и в польском языке: [ы] изображается буквой Y/y, а [и] — буквой I/i.