自動化技術有著一段引人入勝的歷史。在控制理論出現之前，由于沒有控制理論的統一指導，各類控制器基本是秉持著“即用即設計”的原則獨立設計出現的。自動控制被許多新的發明推動著不斷前進。但是，如果想要提高控制的精準性，就必須發展出自動控制領域一套完整的理論。1868年，物理 學家詹姆斯·馬克士威在論文《論調速器》（On Governors）[2]中用微分方程為離心力控制器建立了一個模型，提出了控制領域最早的數學理論。此后，自動控制系統的理論便不斷發展，指導實踐，并由在二戰期間得到了重大突破與廣泛應用。
控制理論出現之前
最初的控制器在公元前300年的古希臘就被發明了出來。來自埃及的古希臘工程師科泰西比奧斯設計了通過浮子控制的水鐘。公元前250年，比贊茲發明了通過浮子來控制油面高度的油燈。
最早的反饋控制機制被用于搭風車的風帆，它在1745年已經被埃德蒙·李(Edmund Lee)申請了專利。[3]17世紀初中葉，荷蘭人科尼利斯·德雷貝爾發明了第一個帶有反饋的溫度控制器。1681年，法國人帕潘發明了第一個蒸汽鍋爐的壓力調節裝置。
1788年，瓦特為改良紐科門蒸汽機發明的離心調速裝置[4]是第一個在工業領域使用的帶有反饋的調節裝置，是世界上最早的自動化機器。[3]與此同時，俄羅斯人波爾祖諾夫發明了帶有反饋的水面高度控制器，也屬世界首創。水面高度的信息傳遞到浮子上，然后再反作用于蒸汽閥門上。[5]
控制理論出現之后
從1868年起直到二戰，自動控制系統的理論和實踐在美國與西歐、俄國與東歐分別沿著不同的方向發展。在美國與西歐，系統一般都在頻域描述，問題都用來自貝爾實驗室的波德，奈奎斯特和布萊克的方法解決，而俄國與東歐的數學家和工程師們一般在時域用微分方程解決問題。
自動控制技術的重大突破發生在二戰時期，因為制造武器裝備，必須處理復雜的系統。雷達，無人駕駛和自動瞄準系統只是幾個帶有反饋系統的例子。對新的控制系統的需求導致了新的數學方法的改善，從而控制技術有了自己的一套準則。
20世紀40年代，通過美國數學家維納等人的努力，在自動調節、計算機、通信技術、仿生學以及其他學科互相滲透的基礎上，產生了控制論。這一理論對自動化技術有著深遠影響。維納提出的反饋控制原理，至今仍然是控制理論中的一條重要規律。
20世紀60年代，隨著復雜的工業生產過程、航空及航天技術、社會經濟系統等領域的進步使自動控制理論得以迅速發展，自動化技術水平大大提高。兩個顯著進展是數字計算機得到廣泛應用以及現代控制理論的誕生。
1980年代，由于電子技術的出現，控制技術有了新的動因。工程師們可以更快更好地進行計算，高度復雜和精準的控制系統成為可能。
到了21世紀，自動化技術進入了計算機自動設計（英文：Computer-Automated Design，CAutoD）的年代。
