La propagazione delle onde ultrasonore attraverso l'aria e altri materiali è stata studiata fin dal diciannovesimo secolo, tuttavia lo sviluppo degli strumenti a ultrasuoni ha richiesto i progressi in materia di elettronica raggiunti all'inizio del ventesimo secolo, incluso lo studio del tubo a raggi catodici. L'idea di utilizzare le onde a ultrasuoni per analizzare le strutture interne dei materiali risale agli anni 1920, inoltre il primo brevetto nell'ambito dei controlli non distruttivi a ultrasuoni è stato registrato nel 1931. Il primo strumento per i controlli non distruttivi commercializzato, denominato riflettoscopio, è stato brevettato dal Prof. Floyd Firestone dell'Università di Michigan nel 1940 e lo sviluppo del sonar durante la II Guerra Mondiale ha permesso di fare progredire ulteriormente la tecnologia. Negli anni 1950, gli strumenti commercializzati sono diventati diffusamente disponibili.
Questi primi strumenti sono stati sviluppati principalmente per il rilevamento di difetti a ultrasuoni, sebbene possano essere usati anche per la misura di spessori. Negli anni 1960, hanno cominciato a essere sviluppati degli strumenti di misura più compatti e portatili, inclusi quelli con display a lettura digitale che hanno sostituito i display a oscilloscopio. Nel 1973, Panametrics, il predecessore di Olympus, ha sviluppato il Modello 5221, il quale rappresenta il primo misuratore a ultrasuoni commercializzato che integra le funzionalità di misure predefinite a multi-modalità, in grado di gestire numerosi tipi di materiali e un ampio intervallo di spessori, oltre alla funzionalità di definizione della taratura della velocità di propagazione dell'onda ultrasonora.
Negli anni 1970 si sono diffusi degli strumenti relativamente compatti e alimentati a batteria ottimizzati per diversi tipi di applicazioni di controllo. Progressivamente gli strumenti sono diventati più compatti e potenti. Negli anni 1980 sono state introdotte le funzionalità della schermata della forma d'onda, come ausilio all'operatore, e del datalogging interno. Negli anni 1990 l'elaborazione del segnale digitale ha sostituito i circuiti analogici, inoltre è stata migliorata la stabilità e la ripetibilità. Più recentemente, i progressi nella tecnologia dei microprocessori hanno portato a nuovi livelli prestazionali gli attuali strumenti miniaturizzati, sofisticati e di facile uso.