公元前三世紀(jì)，中國(guó)已經(jīng)用指南儀器——司南來(lái)確定方向。
公元400年，中國(guó)發(fā)明了記里鼓車(chē)，用以測(cè)量距離。
1276年，元朝的郭守敬創(chuàng)制了多種天文儀器，用于測(cè)定天體的高度和方位。
十五世紀(jì)，航海和地理開(kāi)發(fā)的需要，研究地球形狀的科學(xué)得到發(fā)展；同時(shí)，軍事和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，對(duì)測(cè)量?jī)x器提出了更高的精度要求。
1608年，荷蘭人漢斯發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。
1667年，法國(guó)首先在全圓分度器上安裝了望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)行測(cè)角。
1783年，英國(guó)制成了度盤(pán)直徑90cm，重達(dá)91kg的經(jīng)緯儀。
十七世紀(jì)后期，丹麥天文學(xué)家?jiàn)W拉夫-魯默爾將測(cè)微器和顯微鏡用于讀取度盤(pán)讀數(shù)，大大提高了讀數(shù)精度。
1858年，意大利工程師波爾勒發(fā)明了內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡，未能推廣應(yīng)用。
1892年，減反射涂層的發(fā)明，使內(nèi)對(duì)光望遠(yuǎn)鏡的制造得到發(fā)展。
1920年，威特等人制造成功了世界上第一臺(tái)光學(xué)經(jīng)緯儀（theodolite），定名TH1型，1923年生產(chǎn)出T2型經(jīng)緯儀。至此，現(xiàn)代光學(xué)測(cè)量?jī)x器的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定。
