公元前三世纪，中国已经用指南仪器——司南来确定方向。
公元400年，中国发明了记里鼓车，用以测量距离。
1276年，元朝的郭守敬创制了多种天文仪器，用于测定天体的高度和方位。
十五世纪，航海和地理开发的需要，研究地球形状的科学得到发展；同时，军事和经济建设的需要，对测量仪器提出了更高的精度要求。
1608年，荷兰人汉斯发明了望远镜。
1667年，法国首先在全圆分度器上安装了望远镜，进行测角。
1783年，英国制成了度盘直径90cm，重达91kg的经纬仪。
十七世纪后期，丹麦天文学家奥拉夫-鲁默尔将测微器和显微镜用于读取度盘读数，大大提高了读数精度。
1858年，意大利工程师波尔勒发明了内对光望远镜，未能推广应用。
1892年，减反射涂层的发明，使内对光望远镜的制造得到发展。
1920年，威特等人制造成功了世界上第一台光学经纬仪（theodolite），定名TH1型，1923年生产出T2型经纬仪。至此，现代光学测量仪器的基本结构已经确定。
