很早的温度测量仪表是由意大利科学家伽利略于1592年创造的。它的组成由一个带有细长颈的大玻璃泡，被倒置在一个盛有葡萄酒的容器中。当从其中抽出一部分空气，酒面就会随之上升到细颈内。当外界产生温度变化时，细颈内的酒面因玻璃泡内的空气热胀冷缩而随之升降，因此酒面的高低就可以间接地表示出温度的高低，实际上这是一个没有刻度值的指示器。

1709年，德国的华伦海特于荷兰首次创立温标，随后他又经过多年的分度研究，到1714年制成了以水的冰点为32度、沸点为212度、中间分为180度的水银温度记录仪，即至今仍沿用的华氏温度计。

1742年，瑞典的摄尔西乌斯制成另一种水银温度计，它以水的冰点为100度、沸点作为0度。到1745年，瑞典的林奈将这两个固定点颠倒过来，这种温度计就是至今仍沿用的摄氏温度计。

早在1735年，就有人尝试利用金属棒受热膨胀的原理，制造温度计，到18世纪末，出现了双金属温度计;1802年，查理斯定律确立之后，气体温度计也随之得到改进和发展，其精确度和测温范围都超过了水银温度计。

1821年，德国的塞贝克发现热电效应;同年，英国的戴维发现金属电阻随温度变化的规律，这以后就出现了热电偶温度计和热电阻温度计。1876年，德国的西门子制造出靠前支铂电阻温度计。

很早以前，人们在烧窑和冶锻时，通常是凭借火焰和被加热物体的颜色来判断温度的高低。据记载，1780年韦奇伍德根据瓷珠在高温下颜色的变化，来识别烧制陶瓷的温度，后来又有人根据陶土制的熔锥在高温下弯曲变形的程度，来识别温度。

辐射温度计和光学高温计是20世纪初，维思定律和普朗克定律出现以后，才真正得到实用。从60年代开始，由于红外技术和电子技术的发展，出现了利用各种新型光敏或热敏检测元件的辐射温度计(包括红外辐射温度计)，从而扩大了它的应用领域。

各种温度计产生的同时就规定了各自的分度方法，也就出现了各种温标，如原始的摄氏温标、华氏温标、气体温度计温标和铂电阻温标等。为了统一温度的量值，以达到国际通用的目的，国际权度局很早规定以玻璃水银温度计为基准仪表，统一用摄氏温标。后经数次改革，到1927年改用以热力学温度为基础、以纯物质的相变点为定义固定点的国际温标，以后又经多次修改完善。

国际现代通用的温标是1967年第13次国际权度大会通过的，1968年国际实用温标。它以13个纯物质的相变点，如氢三相点，即氢的固、液、气三态共存点(-259.34℃);水三相点(0.01℃)和金凝固点(1064.43℃)等，作为定义固定点来复现热力学温度的。

中间插值在-259.34～630.74℃之间，用基准铂电阻;在630.74～1064.43℃之间，用基准铂铑-铂热电偶;在1064.43℃以上用普朗克公式复现。

一般的温度测量仪表都有检测和显示两个部分。在简单的温度测量仪表中，这两部分是连成一体的，如水银温度计;在较复杂的仪表中则分成两个独立的部分，中间用导线联接，如热电偶或热电阻是检测部分，而与之相配的指示和温度记录仪是显示部分。