Der Töpfer Josiah Wedgwood erfand das erste Pyrometer zur Messung der Temperatur in seinen Öfen, das zuerst die Farbe von Ton verglich, der bei bekannten Temperaturen gebrannt wurde, wurde aber schließlich zur Messung der Schrumpfung von Tonstücken aufgerüstet, was von der Ofentemperatur abhing. Spätere Beispiele verwendeten die Ausdehnung einer Metallstange.
Das erste fadenförmige Pyrometer wurde 1901 von L. Holborn und F. Kurlbaum gebaut. Dieses Gerät hatte ein dünnes elektrisches Filament zwischen dem Auge eines Beobachters und einem glühenden Objekt. Der Strom durch das Filament wurde eingestellt, bis es die gleiche Farbe (und damit Temperatur) wie das Objekt hatte und nicht mehr sichtbar war; Es wurde kalibriert, um die Temperatur aus dem Strom ableiten zu können.
Die vom Fluchtfilamentpyrometer und anderen seiner Art, den Helligkeitspyrometern, zurückgegebene Temperatur hängt vom Emissionsgrad des Objekts ab. Mit zunehmendem Einsatz von Helligkeitspyrometern wurde offensichtlich, dass Probleme bestanden, sich auf die Kenntnis des Emissionsgrades zu verlassen. Es wurde festgestellt, dass sich der Emissionsgrad mit der Oberflächenrauhigkeit, der Masse und der Oberflächenzusammensetzung und sogar der Temperatur selbst oft drastisch ändert.
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, wurde das Verhältnis- oder Zweifarbenpyrometer entwickelt. Sie beruhen auf der Tatsache, dass das Plancksche Gesetz, das die Temperatur mit der Intensität der bei einzelnen Wellenlängen emittierten Strahlung in Beziehung setzt, für die Temperatur gelöst werden kann, wenn die Plancksche Aussage über die Intensitäten bei zwei verschiedenen Wellenlängen geteilt wird. Diese Lösung geht davon aus, dass der Emissionsgrad bei beiden Wellenlängen gleich ist und sich in der Teilung aufhebt. Dies wird als Graukörperannahme bezeichnet. Verhältnispyrometer sind im Wesentlichen zwei Helligkeitspyrometer in einem einzigen Instrument. Die Funktionsprinzipien der Verhältnispyrometer wurden in den 1920er und 1930er Jahren entwickelt und waren 1939 im Handel erhältlich.
Als das Verhältnispyrometer populär wurde, wurde festgestellt, dass viele Materialien, von denen Metalle ein Beispiel sind, bei zwei Wellenlängen nicht den gleichen Emissionsgrad aufweisen. Bei diesen Materialien hebt sich der Emissionsgrad nicht auf und die Temperaturmessung ist fehlerhaft. Die Höhe des Fehlers hängt von den Emissionsgraden und den Wellenlängen ab, in denen die Messungen durchgeführt werden. Zweifarbenverhältnispyrometer können nicht messen, ob der Emissionsgrad eines Materials wellenlängenabhängig ist.
Um die Temperatur von realen Objekten mit unbekannten oder sich ändernden Emissionsgraden genauer zu messen, wurden am US National Institute of Standards and Technology Mehrwellenlängen-Pyrometer entwickelt und 1992 beschrieben. Multiwellenlängen-Pyrometer verwenden drei oder mehr Wellenlängen und mathematische Manipulation der Ergebnisse, um zu versuchen, eine genaue Temperaturmessung zu erreichen, selbst wenn der Emissionsgrad unbekannt ist, sich ändert und bei allen Wellenlängen unterschiedlich ist.