第一個真正的地震儀可能是意大利科學家路易吉·帕爾米耶裏（Luigi Palmieri）在1855年設計的一個複雜的機械裝置。這台機器使用充滿水銀的管子，並裝有電觸點和浮子。當震動幹擾水銀時，電觸點使時鍾停止，並觸發一個記錄浮子運動的裝置，這個裝置大致指示了地震的時間和強度。
1880年，被譽為“地震學之父”的英國地質學家約翰·米爾恩（John Milne）在日本發明了第一台精確的地震儀。米爾恩和英國科學家詹姆斯·艾爾弗雷德·尤因（James Alfred Ewing）、托馬斯·格雷（Thomas Gray）一起發明了許多不同的地震儀器，其中之一就是水平擺式地震儀。這台精密的儀器由一根加重的杆組成，當受到震動的幹擾時，它會移動一塊有狹縫的金屬板。板的運動允許反射光通過狹縫，以及通過它下麵的另一個固定狹縫。落在一張光敏紙上，光就“寫下”了地震的記錄。今天大多數地震儀仍然依靠米爾恩和他的同事們當初的理論和設計基礎，科學家們繼續通過研究地球相對於鍾擺的運動來評估震動。
1906年，俄羅斯王子鮑裏斯·戈利欽（Boris Golitsyn）發明了第一台電磁地震儀。他采用了英國物理學家邁克爾·法拉第（Michael Faraday）在19世紀發現的電磁感應原理。法拉第電磁感應定律表明，磁場強度的變化可以用來產生電流。基於這個想法，戈利欽製造了一台機器，通過震動使線圈在磁場中移動，產生的電流被輸入振鏡，振鏡是一種測量和引導電流的裝置。然後電流移動一麵鏡子，這麵鏡子與米爾恩機器（Milne）中引導光線的鏡子類似。這種電子係統的優點是，記錄儀可以設置在一個方便的地方，如科學實驗室，而地震儀本身可以安裝在地震可能發生的偏遠地區。
在20世紀，核試驗探測計劃使現代地震學成為可能。盡管地震對人民和財產造成了真正的危險，但地震學家並沒有大量使用地震儀，直到1960年地下核爆炸的威脅促使世界標準地震儀網絡（WWSSN）得以建立，該網絡在60個國家裝配了120個地震儀。