Nguồn gốc của bộ xử lý cảm biến có thể bắt nguồn từ nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ ban đầu. Việc nhận thức và quan sát môi trường bên ngoài từ lâu đã là yêu cầu cơ bản cho sự tồn tại và tiến bộ của con người; do đó, con người bắt đầu thử nghiệm nhiều phương pháp và công cụ khác nhau để cảm nhận và đo lường các đại lượng và thông số vật lý bên ngoài.
Các dạng bộ xử lý cảm biến sớm nhất có thể bắt nguồn từ thời cổ đại-đặc biệt là các dụng cụ đo lường cổ xưa như thước đo tinh thần và la bàn-dùng để nhận biết thông tin về môi trường bên ngoài bằng cách quan sát vị trí và hướng của vật thể. Khi khoa học và công nghệ tiến bộ, con người bắt đầu phát triển nhiều loại cảm biến mới.
Sự phát triển của bộ xử lý cảm biến hiện đại bắt đầu từ thế kỷ 19, khi các nhà khoa học bắt đầu áp dụng các nguyên lý điện để đạt được khả năng cảm biến và đo lường. Ví dụ, các thiết bị như cảm biến điện trở và chiết áp là ví dụ về cảm biến sử dụng các nguyên lý điện để nhận biết. Được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong khoa học điện tử và vật liệu, cả sự đa dạng và hiệu suất của các cảm biến đều liên tục được cải thiện.
Song song với sự phát triển của công nghệ máy tính, bộ xử lý cảm biến đã dần tích hợp với công nghệ điện toán và truyền thông để hình thành các hệ thống cảm biến và điều khiển thông minh. Cảm biến hiện đại bao gồm nhiều loại khác nhau-bao gồm cảm biến quang học, cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ và gia tốc kế-và hiện được triển khai rộng rãi trên nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như công nghiệp, nông nghiệp, y tế và giao thông vận tải.