Os filósofos gregos Aristóteles e seu discípulo Teofrasto mostraram interesse nos fenômenos climáticos mais de três séculos antes do início da Era Comum (EC). No entanto, ferramentas e instrumentos de medição eram necessários para que o estudo do tempo como ciência, a meteorologia, pudesse florescer. Os instrumentos meteorológicos funcionais começaram com a invenção de Galileu de um termômetro rudimentar no final do século XVI. Muitos instrumentos antigos continuam a ser usados em ambientes privados e pequenas estações meteorológicas.
Anemômetros
O arquiteto italiano Leone Battista Alberti (1404-1472) é o responsável pela invenção do primeiro anemômetro útil, um instrumento para medir a velocidade do vento. O anemômetro de Alberti usava uma placa oscilante; o ângulo em que a placa foi deslocada pela força do vento determinou a velocidade do vento. Em 1846, o astrônomo irlandês Thomas Romney Robinson desenvolveu o anemômetro de copo rotativo que ainda é usado em pequenas estações meteorológicas. O anemômetro antiquado de Robinson usa quatro xícaras presas a uma haste vertical em ângulos retos. Conforme o vento gira as xícaras, a velocidade das voltas é convertida em velocidade do vento.
Barômetros
O barômetro, um instrumento para medir a pressão do ar, foi inventado pelo matemático e físico italiano Evangelista Torricelli em 1643. Observando como funciona um sifão, Torricelli usou um tubo cheio de mercúrio para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar. Em um barômetro de mercúrio antigo, o peso da atmosfera força o mercúrio a subir por um tubo calibrado. Quanto mais pesado o ar, mais pressão é exercida sobre o mercúrio.
Higrômetro de cabelo
As propriedades de absorção de água do cabelo foram usadas em 1783 para desenvolver o primeiro higrômetro, um instrumento para medir a umidade. Este higrômetro antiquado foi calibrado determinando primeiro o comprimento de um cabelo na desidratação total e na saturação total, ou 0 por cento de umidade e 100 por cento de umidade, respectivamente. A umidade relativa pode então ser calculada usando esses dois pontos de ajuste.
Psicrômetro Sling
Como instrumento de medição de umidade, o psicrômetro de tipoia passou a ser utilizado no século XIX. Este instrumento meteorológico antiquado usava dois termômetros de mercúrio idênticos montados em uma pá de madeira. O bulbo de um dos termômetros é envolto em materiais absorventes úmidos. Uma pessoa então gira (estica) a alça no ar e o termômetro com o bulbo úmido esfria rapidamente em comparação com o outro devido às propriedades de evaporação da água. A diferença de temperatura entre os dois termômetros pode então ser convertida em umidade relativa.
Termômetros
O termômetro de Galileu mediu o calor observando as mudanças na densidade da água em lâmpadas de vidro. Este método de líquido em um bulbo ou tubo de vidro selado foi usado para projetar e desenvolver uma série de antiquados instrumentos que funcionam com base no princípio das mudanças na água quando aquecida e resfriada para medir a temperatura alterar.