Применение автоматики для практических целей началось еще в древности. Сначала появились простейшие устройства для измерения времени. Они действовали по принципу использования энергии воды, вытекающей через малое отверстие. Первые механические колесные часы, приводимые в действие гирей, были изобретены в XI в., а в XV в. появились часы с пружинным заводом.
Голландский физик и математик Гюйгенс впервые применил в часах маятник (XVII в.).
Опыт использования приборов для определения времени побудил человека применять автоматы и в производстве других материальных благ.
Одним из первых полуавтоматических устройств в России можно считать самодействующую пильную мельницу Федора и Осипа Бажениных, созданную в Архангельске в XVII в. Система пил этой мельницы имела водяной привод. Мельница была оборудована автоматически действующими механизмами для подачи бревна и поддержания постоянной скорости пил.
Русский механик Родион Глинков в это же время создал самопрядочную машину, приводимую в действие водяным колесом.
Выдающуюся роль в развитии первых автоматических устройств сыграл механик Иван Иванович Ползунов, живший в XVIII в. С его именем связано изобретение первого заводского двухцилиндрового парового двигателя с автоматическими механизмами регулирования подачи воды и пара. Идея первого в мире автоматического регулятора уровня (конструкции Ползунова) лежит в основе всех современных статических регуляторов прямого действия. В 1754 г. на Алтае Ползунов построил пильную мельницу
В 1712 г. русский машиностроитель А. К. Нартов создал первый токарно-копировальный автомат с самоходным суппортом, явившийся прообразом многих других автоматических станков. На этом станке-автомате режущий инструмент был впервые закреплен на суппорте, приводившемся в движение синхронно с вращением шпинделя, на котором закреплялось изделие. Так в начале XVIII в. была изобретена первая «механическая рука» для удержания инструмента, т. е. был сделан первый шаг к автоматизации станков.
Быстрому развитию автоматизации в XIX в. способствовало внедрение парового и электрического двигателей и различных машин-орудий.
В этот период в России были созданы первое электромеханическое реле П. Л. Шиллингом (1830 г.), первый электродвигатель постоянного тока Б. С. Якоби (1834 г.), первый электрический регулятор дуговых ламп В. Н. Чиколевым (1869 г.), электрический трансформатор П. Н. Яблочковым и И. Ф. Усагиным (1887 г.), первый асинхронный электродвигатель переменного тока М. О. Доливо-Добровольским (1889 г.) и другие механизмы.
Немалую роль сыграли русские ученые и в разработке теоретических основ автоматики. Математик П. Л. Чебышев провел обширные теоретические исследования механизмов и машин, применяющихся в автоматических устройствах. И. А. Вышнеградский заложил основы общей теории автоматического регулирования. Его работы были продолжены А. М. Ляпуновым, Н. Е. Жуковским и др.
Особенно резко увеличился объем работ по автоматизации производственных процессов после установления в нашей стране социалистического строя. Советские ученые, конструкторы и новаторы производства внесли чрезвычайно большой вклад в теоретическую разработку и практическое применение средств автоматики. В трудах А. А. Андронова, И. И. Артоболевского, И. Н. Вознесенского, В. И. Дикушина, В. С. Кулебакина, В. Л. Лоссиевского, А. В. Михайлова, Ю. И. Неймарка, Е. Л. Николаи, А. А. Соколова, В. В. Солодовникова, К. Э. Рериха, Г. А. Шаумяна и многих других советских ученых разработаны новые методы проектирования и расчета автоматических систем.
Значительному развитию автоматизации за последнее время способствуют развитие непрерывных рабочих технологических процессов, применение высоких и низких температур, сверхвысокого давления, высоких скоростей, укрупнение агрегатов и повышение их мощности, развитие процессов, исключающих непосредственный контакт человека с объектом.
Автоматические системы постепенно усложняются. На смену сравнительно простым автоматическим регуляторам приходят сложные системы автоматического управления и регулирования целыми производственными комплексами, в том числе объектами, расположенными на значительных расстояниях один от другого. В настоящее время автоматизация направлена не только на управление и регулирование работы машин и производственных предприятий, но и на облегчение умственного труда человека. С помощью современных вычислительных устройств можно автоматизировать выполнение сложных инженерных расчетов, связанных с решением дифференциальных уравнений, управлять сложными машинами и агрегатами, решать шахматные задачи, переводить текст с одного языка на другой и т. п.