伽利略把这一哲学概念变成了可以实践的科学方法，并且提出了科学实验的两个基本要素：用科学仪器进行测量和用数字记录(表达)测量的结果，使实验的结果成为可以定量比较和精确计算的数据。从此，自然科学结束了长达数千年的徘徊，由粗陋的观察、模糊的推断走向严肃的实验和严密的逻辑，与数学结成坚固的联盟，建立了自然科学自己的传统。
当人类活动的领域越过感觉器官极限的时候，仪器仪表就成了一切事业取得成功的前提。许多学科的进展首先取决于仪器仪表的进展。在十七、十八世纪，由于发明了科学的温度计和实用的温标，才使温度的概念具有更加准确的科学涵义，成为可以测量和定量计算的基本物理量。它直接导致热力学的诞生，使人们发现了能量守恒定律和热机的一系列基本规律，为欧洲的产业革命奠定了坚实的科学基础。
在十九世纪，由于发明了测量电流的仪表，才使电学与磁学的研究迅速走上正轨，获得了一个又一个重大的发现，促进了电气时代的来临。在廿世纪，由于威尔逊云室和众多核物理探测仪器的发明，人们才揭开了原子核反应神秘的面纱，逐渐展现出微观世界的真实图景，奠定了原子核物理学与日后原子能利用的基础。近代自然科学是从真正意义上的测量开始的。在那个时代，杰出的科学家们许多都是科学仪器的发明家，新的测量方法的创立者。他们留给后世的科学遗产常常包括两个部分，一部分是科学探索的新发现，另一部分是在这种探索过程中创造的新的测量技术和仪器仪表。
建立在近代科学基础上的近代工业，本质上是一种扩大的科学实验活动，它具有近代科学的一切要素和基本特征。仪器仪表和测量技术在这种活动中具有决定性的意义，它们是进行生产活动的依据。现代工业生产活动的规模远远超过了科学家在实验室的探索活动，需要关注的各种运动变化比实验室要复杂得多，它是一种多参数的系统，人们只能够通过仪器仪表来了解和控制它们。
岁月流逝，斗转星移。在人类的科学探索与生产活动中，仪器仪表逐渐形成了一种专门的学科，一种专门的产业。它支撑着社会的技术进步，为众多领域的科学探索活动提供实验和观测手段，为人类有序的生产活动与正常的社会生活提供必需的技术保障。这种变化是文明前进的重要标志，是人类劳动科学化的重要特征。
仪器仪表科学技术继承了人类文明丰厚的遗产。自然科学领域的新发现，工程技术的新发明，不断充实它的内容，使它成为知识高度密集、高度综合的学科。仪器仪表是人类扩大视野开拓新域的前导工具，时刻面临着严峻的挑战，它本身总是处于永不止息的创造发展之中。在当代，这一特点表现得尤为明显。
随着人类活动领域的迅速扩大，传统仪器仪表无法应付的测量对象急剧增加。随着自然科学领域探索活动的深入，要求仪器仪表具有更高的灵敏度和分辨率。随着工业生产过程向更高的精确度、更快的节奏和更复杂的流程发展，原有的传感技术已经越来越不能适应要求。迫切需要探索新的测量原理和方法，需要突破传统传感技术的阈值界限，在数量级的意义上具有更高的响应速度和信噪比，需要超越经典的方法，以新的途径获取信号。
在很多领域，仪器仪表的工作方式已经发生了很大变化，仪器仪表已经成为工业生产设备、安全装置、社会技术保障体系、大型高速交通运载工具、医疗系统和国防工程的核心部件，已经同各种各样的工作对象融为一体，仪器仪表和它们的测量对象在空间上已经不能分离，必需服从苛刻的现场应用条件，经强烈的震动冲击，电磁干扰和大幅度的冷热剧变。
