第一台测量温度的科学仪器是伽利略于1593年发明的，该测温器是一个颈部极细的玻璃长颈瓶，瓶中装有一半带颜色的水，并把它倒过来放在碗里，碗里也盛有带同样颜色的水。随着温度的变化，瓶中所包含的空气便收缩或膨胀，颈中的水柱就会上升或下降。
1631年公布了法国化学家詹·雷伊（J．Rey）对伽利略测温器的改进，他将测温器的长颈瓶再倒过来（即正摆），用水的膨胀来表示冷热程度。但管子未封口，因水的蒸发会产生误差。在雷伊之后约25年，意大利佛罗伦萨的院士们用蜡封了管口，在玻璃泡里装上酒精，并把刻度附在玻璃管上，这样的结构已接近后来的温度计。1659年巴黎天文学家博里奥（I．Boullian）制造了第一支用水银作测温质的温度计。 以后，温度计的制作和改进主要从两方面进行：第一，为了定出温标，需要确定“定点”，导致人们对冰和其他物质的熔解和凝固温度的研究，发现了在一定条件下，这些温度是恒定不变的。第二，需找出合适的测温质，从而促进了对物体热膨胀的研究。
德国格里凯选择马德堡初冬和盛夏的温度为定点，佛罗伦萨院士们选严寒时下雨或结冰的气温与牛或鹿的体温为定点，他们还发现冰的熔点是不变的。1688年，道伦斯（Dolence）提出用冰冻时的温度和黄油熔解的温度为定点温度、1702年，阿蒙顿（G．Amontons）改进了伽里略测温器，他将一个球连接到一个U形管上，管中装有水银，并保持球内空气的容积不变，用U形管两臂水银面的高度差来测量球内空气的温度，他用水的沸点和冰的熔点作为定点。
第一支实用温度计是迁居荷兰的吹制玻璃的工匠华伦海特（G．D．Fahrenheit，1686—1736）制成的。1709年开始制作酒精温度计，1714年得知阿蒙顿在水银热膨胀方面的研究后，转向制作水银温度计，并创造了净化水银的方法，使水银能在温度计中普遍使用。他把冰、水、氨水和盐的混合平衡温度定为0°F，冰的熔点定为32°F，而人体的温度为96°F。1724年后他又把水的沸点定为212°F。他发现每种液体都有一个固定的沸点，且随大气压变化而变化。这一发现对精密的计温学是个很大的贡献。华伦海特把0°F和212°F作为基本点的刻度法至今还在美国和美洲采用，称为“华氏温标”。
法国勒奥默（R．A．E．Reaumur，1757）长期致力于酒精温度计的研究。发现酒精（和1／5的水混合）的体积若在水的冰点时为1000单位，则到达水的沸点时将变为1080单位。1730年制作的酒精温度计取水的冰点为零度（0°R）、水的沸点为80°R，在这两个定点中间分成80等分。勒氏温标曾较多地在德国采用。
1742年瑞典天文学家摄尔修斯（A．Celsius，1701—1744）用水银作测温质，采用百分刻度法，以水的沸点为0℃，冰的熔点为100℃。8年后把两定点对调，确立了摄氏温标。应该指出，上面所说的摄氏温标只是旧摄氏温标，今天科学界和计量界所说的摄氏温标是以热力学第二定律来定义的，和摄尔修斯的定义完全不同，只在某些范围内有相似的取值。