早在公元前250年，比扎提乌姆的斐罗就曾描述过加热使空气膨胀的各种实验。到公元100年，亚里山大里亚的黑伦再一次描述过同样的实验。这些说明人类很早就认识到空气具有热胀冷缩的性质，这也就是最早的温度计所应用的原理。

对于最早的温度计究竟是谁发明的曾经有过争论，有的人把它归功于荷兰的著名机械师德里贝尔；也有人把这项优先权归功于帕杜亚的解剖学家桑托留斯；还有人把它归功于克拉科夫的神父保罗、伦敦的医生弗拉德及德国的盖里克。但现代的历史研究一致同意把温度计的发明归功于伽利略。1593年（伽利略的学生维维安尼给出的发明年代），伽利略用一个45厘米长、麦秆粗细的玻璃管，一端吹成鸡蛋大小的玻璃泡，一端仍然开口。伽利略先使玻璃泡受热，然后把开口端插入水中，使水沿细管向上上升一定的髙度。因为泡内的空气会随温度的变化发生热胀冷缩，水管内的水也会随之发生升降，这样就可以用水管内水位的高低表征玻璃泡内空气的冷热程度。这就是第一只温度计。伽利略的另一个学生卡斯特里亲眼看到伽利略在1603年进行实验讲演时使用了这种温度计。当然这种温度计是不准确的，因为泡内空气会受大气压及温度起伏的影响，它实际上是一个温度气压计。同时伽利略在管子上的刻度也是任意刻画的。 ^[1] 

1632年，法国物理学家雷伊第一个改进了伽利略的空气温度计。他将伽利略的装置倒转过来，将水注人玻璃泡内，而将空气留在玻璃管中，仍然用玻璃管内水柱的高低来表示温度的高低。由于这项改进使水成了测温物质，实际上这成了第一只液体温度计。它的缺点在于，向上的管口没有封闭，水会不断蒸发，从而影响到测量的准确性。科学家就在玻璃泡和玻璃管的相对大小上进行研究，以减少这种蒸发，使液体能在一年的过程中在整个玻璃管的长度内升降。尽管从今天的角度看来这种努力的方向不大对头，但从温度计发展完善的全过程来看，这种努力是有价值的，也是必然会出现的。没有当初在各个方面想方设法的改进，就不会有今天的完善。

1657年，佛罗伦萨西曼托科学院的成员们提出了密封管子的思想，并建议用酒精取代水作为测温物质，从而使最早的温度计进人了较为实用的阶段。

到了18世纪，法国的勒奥默有鉴于水银的膨胀系数小，曾强烈反对使用水银作测温物质。他致力于制造一个既方便又能达到精度要求的酒精温度计。但由于他的温度计结果不好，并且不同的温度计也不一致，日内瓦的德吕斯（1727—1817）又恢复使用水银，并以一个物理学家的身份热情地呼喊：“自然界给我们这个矿物肯定是为了做温度计”。

1747年，荷兰的穆欣布洛克还发明一种特殊温度计，它是利用金属细杆的膨胀和收缩原理制成的。35年后韦奇伍德发明的高温计利用的正是这一原理。

1815年，杜隆和珀替还比较了水银温度计和空气温度计。他曾假定各个水银温度计彼此都是一致的，但勒尼奥证明，事情并非如此。勒尼奥还证明，在0℃和100℃之间，空气温度计和普通软玻璃水银温度计非常接近，但空气温度计的中间刻度落后于水银温度计约0．2℃左右。在250℃时，水银温度计的读数比空气温度计高半度以上；在300℃时两种温度计的差别已达1℃；350℃时差别达30℃。奥尔舍夫斯基还比较了氢温度计和水银温度计，发现在低温情况下，氢温度计还是十分可靠的，当-220℃时，它们的误差不大于1℃。

随着科学技术的发展，人们对测温仪器的要求越来越高。到了19世纪末20世纪初，许多科学家运用各种物理原理，发明了多种形式的新型温度计，如电阻式温度计、辐射式高温计、光测高温计、氢温度计等。