Filsuf Yunani Aristoteles dan muridnya Theophrastus menunjukkan minat pada fenomena cuaca lebih dari tiga abad sebelum dimulainya Era Masehi (CE). Namun, alat dan instrumen pengukur diperlukan untuk mempelajari cuaca sebagai ilmu, meteorologi, untuk berkembang. Instrumen cuaca fungsional dimulai dengan penemuan termometer dasar Galileo di akhir tahun 1500-an. Banyak instrumen kuno terus digunakan dalam pengaturan pribadi dan stasiun cuaca kecil.
Anemometer
Arsitek Italia Leone Battista Alberti (1404-1472) dikreditkan dengan menciptakan anemometer pertama yang berguna, instrumen untuk mengukur kecepatan angin. Anemometer Alberti menggunakan pelat berayun; sudut di mana pelat dipindahkan oleh kekuatan angin menentukan kecepatan angin. Pada tahun 1846, astronom Irlandia Thomas Romney Robinson mengembangkan anemometer cangkir berputar yang masih digunakan di stasiun cuaca kecil. Anemometer kuno Robinson menggunakan empat cangkir yang dipasang pada batang vertikal di sudut kanan. Saat angin memutar cangkir, kecepatan putaran diubah menjadi kecepatan angin.
Barometer
Barometer, alat untuk mengukur tekanan udara, ditemukan oleh matematikawan dan fisikawan Italia Evangelista Torricelli pada tahun 1643. Menggunakan pengamatan tentang cara kerja siphon, Torricelli menggunakan tabung berisi merkuri untuk menentukan tekanan atmosfer di permukaan laut. Dalam barometer merkuri kuno, berat atmosfer memaksa merkuri naik ke tabung yang dikalibrasi. Semakin berat udara, semakin besar tekanan yang diberikan pada merkuri.
Higrometer Rambut
Sifat menyerap air dari rambut digunakan pada tahun 1783 untuk mengembangkan higrometer pertama, alat untuk mengukur kelembaban. Higrometer kuno ini dikalibrasi dengan terlebih dahulu menentukan panjang rambut pada dehidrasi total dan saturasi total, atau kelembaban 0 persen dan kelembaban 100 persen. Kelembaban relatif kemudian dapat dihitung dengan menggunakan dua titik setel ini.
Sling Psychrometer
Sebagai alat untuk mengukur kelembaban, sling psychrometer mulai digunakan pada abad ke-19. Alat cuaca kuno ini menggunakan dua termometer air raksa identik yang dipasang pada dayung kayu. Bohlam salah satu termometer dibungkus dengan bahan penyerap basah. Seseorang kemudian memutar (sling) pegangan di udara dan termometer dengan bola basah mendingin dengan cepat dibandingkan dengan yang lain karena sifat penguapan air. Perbedaan suhu antara kedua termometer kemudian dapat diubah menjadi kelembaban relatif.
Termometer
Termometer Galileo mengukur panas dengan mengamati perubahan kerapatan air dalam bola lampu yang diisi kaca. Metode cairan dalam bohlam atau tabung kaca tertutup ini digunakan untuk merancang dan mengembangkan sejumlah model kuno instrumen yang bekerja berdasarkan prinsip perubahan air saat dipanaskan dan didinginkan untuk mengukur suhu perubahan.