기원전후의 그리스 사람 퓌론은 공기가 따뜻해지면 부풀어 커지는 성질을 이용하여 온도를 잴 수 있는 장난감을 만들었다.
 이탈리아의 과학자 갈릴레오 갈릴레이는 유리관에 눈금을 그은 온도계를 1593년에 발명하였다. 1592년 갈릴레이가 만든 온도계는 온도가 오르면 공기가 부풀어올라 수위가 내려갔다. 1714년, 독일의 파렌하이트는 정확한 온도 눈금이 붙은 온도계를 만들었다. 이것은 얼음이 녹는 온도를 32도, 체온을 96도, 물이 끓는 온도를 212도로 하고 있다. 1742년 스웨덴의 셀시우스가 만든 수은 온도계의 눈금은 현재에도 그대로 섭씨 온도 눈금으로 쓰여지고 있다.
 현재 사용되고 있는 온도계의 원형이라고 할 수 있는 것은 17세기 중엽에 피렌체의 아카데미아 텔 치멘트의 학자들이 스승 갈릴레이의 공기 온도계를 개량해서 만든 일종의 알코올 온도계가 그 시초이다.