Kreeka filosoofid Aristoteles ja tema õpilane Theophrastus ilmutasid ilmastikunähtuste vastu huvi enam kui kolm sajandit enne ühise ajastu algust. Ilmade kui teaduste, meteoroloogia õitsenguks oli aga vaja mõõtevahendeid ja -instrumente. Funktsionaalsed ilmainstrumendid said alguse Galileo algse termomeetri leiutamisest 1500ndate lõpus. Paljusid vanamoodsaid instrumente kasutatakse jätkuvalt privaatseadetes ja väikestes ilmajaamades.
Anemomeetrid
Itaalia arhitektile Leone Battista Albertile (1404–1472) omistatakse esimese kasuliku anemomeetri leiutamine, tuule kiiruse mõõtmise vahend. Alberti anemomeetris kasutati õõtsuvat plaati; nurk, mille juures tuule jõud nihutas plaati, määras tuule kiiruse. 1846. aastal töötas Iiri astronoom Thomas Romney Robinson välja pööratava tassiga anemomeetri, mida kasutatakse endiselt väikestes ilmajaamades. Robinsoni vanamoodsas anemomeetris kasutatakse nelja tassi, mis on vertikaalse varda külge kinnitatud täisnurga all. Kui tuul pöörab karikaid, teisendatakse pöörete kiirus tuule kiiruseks.
Baromeetrid
Õhurõhu mõõtmise vahendi baromeetri leiutas Itaalia matemaatik ja füüsik Evangelista Torricelli 1643. aastal. Kasutades sifooni toimimise vaatlemist, kasutas Torricelli elavhõbedaga täidetud toru atmosfäärirõhu määramiseks merepinnal. Vanamoodsas elavhõbedabaromeetris sunnib atmosfääri kaal elavhõbedat kalibreeritud torust ülespoole. Mida raskem on õhk, seda rohkem avaldatakse elavhõbedale survet.
Juuste hügromeeter
Juuste vett imavaid omadusi kasutati 1783. aastal esimese hügromeetri - niiskuse mõõtmise vahendi - väljatöötamiseks. See vanamoodne hügromeeter kalibreeriti, määrates kõigepealt juuste pikkuse täieliku dehüdratsiooni ja täieliku küllastumise korral või vastavalt 0 protsenti niiskust ja 100 protsenti niiskust. Suhtelise õhuniiskuse saaks siis arvutada nende kahe seadepunkti abil.
Rihma psühromeeter
Niiskuse mõõtmise vahendina hakati tropi psühromeetrit kasutama 19. sajandil. Selles vanamoodsas ilmariigis kasutati kahte identset elavhõbeda termomeetrit, mis olid kinnitatud puidust aerule. Ühe termomeetri pirn on mähitud niiskesse imavasse materjali. Seejärel keerutab (lingutab) inimene käepidet õhu ümber ja märja pirniga termomeeter jahtub vee aurustumisomaduste tõttu teistega võrreldes kiiresti. Seejärel saab kahe termomeetri temperatuuri erinevuse muuta suhteliseks õhuniiskuseks.
Termomeetrid
Galileo termomeeter mõõtis soojust, jälgides klaasitäitega sibulate vee tiheduse muutusi. Seda suletud klaasist pirni või toru vedeliku meetodit kasutati paljude vanamoodsate kujundamiseks ja arendamiseks instrumendid, mis töötavad vee muutmise põhimõttel kuumutamisel ja jahutamisel temperatuuri mõõtmiseks muudatused.