冷热的观念古已有之，但形成科学概念却经历了漫长的过程。很多科学家都曾为此大伤脑筋。这里的关键在于如何定量表示冷热的程度。
早在我国战国时期，我们的老祖宗就已经根据水结冰来推知气温下降的程度。汉代初年有一种“冰温度计”，按文献记载，“睹瓶中之冰而知天下之寒暑”。意思是说，观察瓶里冰的融化或增厚，就可知气温的变化。
古人也知道利用光的颜色判断温度的高低，“炉火纯青”就是形容炉温达到最高点时火焰从红色变成青色的意思。
最早有意识地依靠热胀冷缩来显示温度高低的是16世纪的几位科学家，其中有著名物理学家伽利略。他发明了第一支温度计，时间大约是1593年。据他的学生描述，有一天，伽利略取一个鸡蛋大小的玻璃泡，玻璃泡接到像麦秸一般粗的玻璃管一端，管长约半米。用手掌将玻璃泡握住，使之受热，然后倒转插入水中，等玻璃泡冷却后，水升高二三十厘米。伽利略用水柱的高度表示冷热程度，测量了不同地点、不同时候、不同季节的相对温度。
伽利略曾经学过医学，显然他是想利用这个温度计来测量人体的体温。但他的温度计有一个重大缺点，就是大气压会对水柱高度产生影响，而且温度计插在水盆里用起来很不方便。
法国化学家雷伊（J.Rey）将伽利略的温度计做了一点改进，他把玻璃泡调头放在下方，从上面灌进一定量的水，于是温度计便可以携带了。但水会蒸发，温度仍然不很可靠。不久，在意大利出现了把酒精或水银密封在玻璃泡中做成的温度计。为了表示温度的高低，在玻璃管上标有刻度，管子太长，就做成螺旋状。可惜，刻度没有统一标准，不适于推广使用。
德国的格里克（O.V.Guericke）在1660～1662年间创制的温度计颇为壮观。该温度计高达20英尺（约6米），由一个中空的大铜球壳及一细长的U形铜管构成，管中灌有一定量的酒精，开口一端的液面上漂移着一铜箔杯，杯子通过绳经滑轮吊着一个小天使，通过小天使的升降来指示气温的高低，刻度上标明“大热”、“大冷”等字样。
通过实践，科学家们逐渐认识到，为了有效地测量温度，必须选取某些温度作为标准点。
惠更斯推荐水的冰点和沸点作为标准，玻意耳认为冰点会随纬度改变，建议用大茴香油的凝固点作为标准。牛顿则选用融雪温度和人体温度作为温标，并将这中间分成12等份。1703年，丹麦学者罗默（Romer）则选用冰、水和食盐的混合温度作为零度，因为这是当时所能达到的最低温度。
德国人华伦海特（D.G.Fahrenheit）从罗默的工作中得到启发，也研究了温度标准。1714年，他用水银代替酒精作为测温物质，于是就有可能利用水的沸点。他做了许多实验研究水的沸腾，认识到水的沸点在大气压一定的条件下是固定的，不同的大气压下，沸点会有所改变。
他把结冰的盐水混合物的温度定为零度，以健康人的体温定为96度，中间的32度正好是冰点，后来又确定水的沸点为212度，这就叫华氏温标，以°F表示。
华伦海特的工作推动了精确温度计的发展，在欧洲大陆，他的温度计使用很普遍。
瑞典天文学家摄尔萨斯（A.Celsius）1742年创制的温度计是在水的冰点和沸点间分为100等份。不过，他为了避免冰点以下出现负温度，定冰点为100度，沸点为0度，和现行的摄氏温标（以℃表示）正好相反。我们现在的摄氏温标是1743年法国人克利斯廷（Christin）首先采用的。从伽利略到摄尔萨斯，大约经过了180年，在这些漫长的岁月里，温度计几经沧桑，逐渐完善。有了温度计，没有温度标准和分度规则也是不行的。而温度标准则有待于物态变化的研究。所以，温度计的发展历经这么长的时间，而一旦建立了完善的测量温度的方法，热学的实验研究也就蓬勃展开了。