第一个真正的地震仪可能是意大利科学家路易吉·帕尔米耶里（Luigi Palmieri）在1855年设计的一个复杂的机械装置。这台机器使用充满水银的管子，并装有电触点和浮子。当震动干扰水银时，电触点使时钟停止，并触发一个记录浮子运动的装置，这个装置大致指示了地震的时间和强度。
1880年，被誉为“地震学之父”的英国地质学家约翰·米尔恩（John Milne）在日本发明了第一台精确的地震仪。米尔恩和英国科学家詹姆斯·艾尔弗雷德·尤因（James Alfred Ewing）、托马斯·格雷（Thomas Gray）一起发明了许多不同的地震仪器，其中之一就是水平摆式地震仪。这台精密的仪器由一根加重的杆组成，当受到震动的干扰时，它会移动一块有狭缝的金属板。板的运动允许反射光通过狭缝，以及通过它下面的另一个固定狭缝。落在一张光敏纸上，光就“写下”了地震的记录。今天大多数地震仪仍然依靠米尔恩和他的同事们当初的理论和设计基础，科学家们继续通过研究地球相对于钟摆的运动来评估震动。
1906年，俄罗斯王子鲍里斯·戈利钦（Boris Golitsyn）发明了第一台电磁地震仪。他采用了英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）在19世纪发现的电磁感应原理。法拉第电磁感应定律表明，磁场强度的变化可以用来产生电流。基于这个想法，戈利钦制造了一台机器，通过震动使线圈在磁场中移动，产生的电流被输入振镜，振镜是一种测量和引导电流的装置。然后电流移动一面镜子，这面镜子与米尔恩机器（Milne）中引导光线的镜子类似。这种电子系统的优点是，记录仪可以设置在一个方便的地方，如科学实验室，而地震仪本身可以安装在地震可能发生的偏远地区。
在20世纪，核试验探测计划使现代地震学成为可能。尽管地震对人民和财产造成了真正的危险，但地震学家并没有大量使用地震仪，直到1960年地下核爆炸的威胁促使世界标准地震仪网络（WWSSN）得以建立，该网络在60个国家装配了120个地震仪。
第二次世界大战后发展起来的“普雷斯-尤因地震仪”使研究人员能够记录长周期地震波——以相对较慢的速度传播很长距离的振动。这台地震仪使用了一个类似米尔恩模型的摆锤，但是用一根弹性导线代替了支撑杆的支点，以减少摩擦。战后的其他改进包括原子钟，它使计时更准确，数字读数可以输入计算机进行编译。
模拟地震仪由安装在支座上的摆锤组成。老式模拟地震仪的钟摆直接连接到记录器上，比如墨水笔。较新的模拟地震仪输出的电信号可以转换成数字并记录下来。当地面震动时，钟摆保持静止，而记录仪移动，从而生成地震的记录。然而，今天的大多数地震仪都是数字化的。
现代最重要的发展是将地震仪阵列集成到监测网络中，监测网络可以在本地、区域或全球级别进行地震仪数据报告。这些网络中有些由数百个地震仪支持，连接到一个中央数据中心。通过比较不同台站产生的单个地震图，研究人员可以确定地震的震中，并提供早期预警检测和警报。