自動化作為一個現(xiàn)代技術科學領域，是從本世紀四十年代中期開始形成的。其實，要探索自動機械的歷史，可以追溯到古代。早在三千多年前，我國就發(fā)明了“銅壺誠漏”的自動計時裝置。大約在兩千年前，發(fā)明了自動記錄行程的“記里鼓車”和自動指示方向的“指南車”。東漢張衡利用銅壺滴漏裝置制成了水力天文儀，北宋蘇頌又在此基礎上增加了一個相當于自動調節(jié)器的天衡裝置，該裝置對銅壺滴漏中的受水壺作了改進，使得36個均勻分布的受水壺所盛之水均保持一定重量，從而使天衡裝置內的機構盡可能保持恒定的轉速，以提高水力天文儀的精度。

用今天目動化的觀點來看，銅壺滴漏裝置屬于自動檢測或參數(shù)恒定系統(tǒng)，指南車是自動定向系統(tǒng)，天衡裝置則是個自動調節(jié)器，而張衡利用齒輪系、桿、凸輪傳動機構，完成一系列的順序動作，來自動表示水力天文儀上的每個月的日期，則屬于程序控制的范疇。十八世紀中葉蒸汽機問世后，蒸汽機的控制問題成為其推廣應用的關鍵。1784年英國瓦特采用了能自動調節(jié)蒸汽機速度的離心式調速器，才使蒸汽機成為安全實用的動力裝置，得到了廣泛的應用，1829年法國數(shù)學家蓬斯萊制造了一種按擾動調節(jié)原理工作的蒸汽機轉速調節(jié)器。

1874年俄國工程師契柯列夫提出并在實際上應用了作為現(xiàn)代電機自動調節(jié)基礎的調整方法，開始應用了按調節(jié)量偏差和按擾動進行調節(jié)的原理。與此同時，麥克斯韋在離心式調速器應用了幾十年的基礎上，總結出調速器的一些理論。由于對蒸汽機控制的實踐，1877年英國的勞斯和德國的赫爾維茨提出了至今還在用的系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)。他們方法的優(yōu)點是，只需根據(jù)系統(tǒng)的特征方程式的系數(shù)，應用代數(shù)方法就能判別自動調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而不必求出其特征根。

至此，自動裝置隨著生產(chǎn)的需要，初步積累了一些設計、應用的經(jīng)驗，也逐步建立了一些自動化技術的理論基礎，孕育著控制技術的迅速發(fā)展。二十世紀自動控制技術得到了飛速發(fā)展，并開始形成為一個現(xiàn)代科學技術領域。通常，設計控制系統(tǒng)的首要要求就是穩(wěn)定性，要求系統(tǒng)在各種不利因素的影響下能保持預定的工作狀態(tài)。繼勞斯和赫爾維茨提出了穩(wěn)定性判據(jù)之后，李雅普諾夫在力學中廣泛研究了運動的穩(wěn)定性問題，所提出的理論和方法，在自動控制理論中得到了廣泛應用，至今仍未失其作用。

在上述理論與應用的基礎上，1923年英國希維賽德為了簡化控制系統(tǒng)的分析與設計，提出了算子法。瑞典的尼魁斯特于1932年研制了電子管振蕩器，提出以傳遞函數(shù)為依據(jù)的穩(wěn)定性判別準則。由于組成控制系統(tǒng)的各個部件的頻率特性的數(shù)據(jù)通常可用實驗方法來確定，因而形成尼氏法的一大優(yōu)點。蘇聯(lián)的米哈依洛夫第一個應用頻率法來研究調節(jié)器的穩(wěn)定性，提供了以應用柯西幅角原理為基礎的線性目動調節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性的判據(jù)，把自動調節(jié)系統(tǒng)環(huán)節(jié)按動態(tài)特性加以典型化作為進行結構分析的基礎。

四十年代中，美國的伊文思提出了一種找特征方程的根的簡單圖解方法，即所謂“根軌跡法”，這是一個研究特征方程的根與系統(tǒng)中某一參數(shù)關系的圖解方法，彌補了上述尼氏法不能確定系統(tǒng)可以穩(wěn)定到何種程度的缺點，特別適用于迅速獲知系統(tǒng)的響應，并可使設計者能夠了解滿足系統(tǒng)性能指標可以達到何種程度的近似結果。1945年美國伯德總結了負反饋放大器原理，出版了《網(wǎng)絡分析和反饋放大器設計》一書，利用對數(shù)頻率特性，形成了尼魁斯特—伯德法。

戰(zhàn)后陸續(xù)公開了這些理論并推廣應用于一般工業(yè)生產(chǎn)。如，由美國麻省理工學院物理學家詹姆斯、工程師尼克爾斯和數(shù)學家非利浦于1947年出版的《伺服機構原理》一書，系統(tǒng)總結了戰(zhàn)時共同研究的成果，從而促進了向民用工業(yè)的移植。在實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的進程中，除需要了解被控對象的特性外，往往也需要了解人在控制生產(chǎn)過程中的作用，以便有所借鑒，研制出具有相應作用的自動檢測儀表、自動調節(jié)裝置和執(zhí)行機構，從而模仿或代替人的視覺、思維判斷以及手和腳的若干功能，以自動控制取代人工控制。

此外，由于一些自動化系統(tǒng)還需要人參與操縱、調度、管理，對于這種人一機系統(tǒng)，既要研究人，又要研究機器，特別是要研究人和機器的信息交換和控制過程，而且要研究自動機器與生勃機體之間存在著的共同規(guī)律，因而一門以數(shù)學為紐帶，把研究自動控制、通訊、計算技術等工程技術與生物科學中神經(jīng)系統(tǒng)的生理和病理等學科共同關心的共性問題，提煉出來而形成的邊緣學科—控制論誕生了。其標志是1949年出版的維納的《控制論》，該書揭示了機器中的通信和控制機能與人的神經(jīng)、感覺機能的共同規(guī)律。

與此同時，美國應用數(shù)學家，當時在貝爾實驗室工作的申農發(fā)表了《通訊的數(shù)學理論》，宣告了信息論的誕生。這也主要是由于第二次世界大戰(zhàn)后，一部分數(shù)學工作者和電子學工作者，總結了多年來通訊系統(tǒng)的豐富實踐和二次大戰(zhàn)中得到迅速發(fā)展的雷達系統(tǒng)的實踐，加以提高而創(chuàng)立的一門研究各種信息傳輸系統(tǒng)共同規(guī)律的學科，它的高度概括性和聯(lián)系多種學科的廣泛性，對自動控制理論的形成，起了有力的促進作用。在上述成果和其他有關理論基礎上，經(jīng)典控制理論漸趨成熟，它大大促進了自動化技術的發(fā)展，至此，逐漸形成了自動化學科。