El alfarero Josiah Wedgwood inventó el primer pirómetro para medir la temperatura en sus hornos, que primero comparó el color de la arcilla cocida a temperaturas conocidas, pero finalmente se actualizó para medir la contracción de piezas de arcilla, que dependía de la temperatura del horno. Ejemplos posteriores utilizaron la expansión de una barra de metal.
El primer pirómetro de filamento que desaparece fue construido por L. Holborn y F. Kurlbaum en 1901. Este dispositivo tenía un filamento eléctrico delgado entre el ojo de un observador y un objeto incandescente. La corriente a través del filamento se ajustaba hasta que era del mismo color (y, por lo tanto, de la temperatura) que el objeto, y ya no era visible; se calibraba para permitir que la temperatura se infiriera a partir de la corriente.
La temperatura devuelta por el pirómetro de filamento de fuga y otros de su tipo, llamados pirómetros de brillo, depende de la emisividad del objeto. Con un mayor uso de pirómetros de brillo, se hizo obvio que existían problemas al confiar en el conocimiento del valor de la emisividad. Se descubrió que la emisividad cambiaba, a menudo drásticamente, con la rugosidad de la superficie, la composición del volumen y la superficie, e incluso la temperatura en sí.
Para superar estas dificultades, se desarrolló el pirómetro de relación o de dos colores. Se basan en el hecho de que la ley de Planck, que relaciona la temperatura con la intensidad de la radiación emitida en longitudes de onda individuales, se puede resolver para la temperatura si se divide la declaración de Planck de las intensidades en dos longitudes de onda diferentes. Esta solución asume que la emisividad es la misma en ambas longitudes de onda y se cancela en la división. Esto se conoce como la suposición del cuerpo gris. Los pirómetros de relación son esencialmente dos pirómetros de brillo en un solo instrumento. Los principios operativos de los pirómetros de relación se desarrollaron en las décadas de 1920 y 1930, y estuvieron disponibles comercialmente en 1939.
A medida que el pirómetro de relación entró en uso popular, se determinó que muchos materiales, de los cuales los metales son un ejemplo, no tienen la misma emisividad en dos longitudes de onda. Para estos materiales, la emisividad no se cancela y la medición de temperatura es errónea. La cantidad de error depende de las emisividades y las longitudes de onda donde se toman las mediciones. Los pirómetros de relación de dos colores no pueden medir si la emisividad de un material depende de la longitud de onda.
Para medir con mayor precisión la temperatura de objetos reales con emisividades desconocidas o cambiantes, se previeron pirómetros de longitud de onda múltiple en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos y se describieron en 1992. Los pirómetros de longitudes de onda múltiples utilizan tres o más longitudes de onda y la manipulación matemática de los resultados para intentar lograr una medición precisa de la temperatura incluso cuando la emisividad es desconocida, cambiante y diferente en todas las longitudes de onda.