Die Kunst der Navigation wurde vor etwa 6000 Jahren zuerst in Indien auf dem Sindh und wahrscheinlich zeitnah auch in Ägypten und Libanon entwickelt. Diese Verfahren der Koppel- und teilweise Astronavigation wurden ursprünglich für die Seefahrt eingesetzt, ab etwa dem 1. Jahrtausend v. Chr. aber auch für Expeditionen zu Lande. In diesem Zeitraum befuhren die Phönizier als erste das offene Meer (im östlichen Atlantik und bei der Umrundung von Südafrika). Über Lotungen berichten Herodot (500 v. Chr.) und die Bibel, z. B. in Lukas‘ Apostelgeschichte (27,28-30).
Die einfache Koppelnavigation mit Kurs absetzen sowie Schätzung von Abdrift und Geschwindigkeit wurde etwa zur Zeitenwende um erste Messmethoden erweitert. Wo der Kompass erfunden wurde, ist immer noch umstritten; erste Erwähnungen sollen in China im 11.Jahrhundert geschehen sein, in Europa im 12. Jahrhundert. Die Küstenschifffahrt erfolgte aber weiterhin mit Sichtnavigation. Ab etwa dem 7. Jahrhundert ergänzten die Wikinger die Methodik durch Beobachtung von Vögeln, Wind und Strömungen und kamen um 980 bis 999 nach Grönland und Nordamerika. Die Araber perfektionierten astronomische Messgeräte und Rechenmethoden und stellten auch Seekarten her (Piri Reis).
Spätestens im 4. Jahrhundert v. Chr. hatte jede Region im Mittelmeer ihr Seehandbuch. Solche sind aber zwischen Römerreich und dem Compasso di Navigare (1296) nicht überliefert. Das älteste niederdeutsche „Seebuch“ (um 1490) beruht auf Quellen aus dem 13. bis 14. Jahrhundert und beschreibt Meerestiefen, Häfen und Gezeiten, im jüngeren Teil auch Kurse zwischen verschiedenen Punkten. Etwa ab dem Ende des 13. Jahrhunderts tauchen die ersten Seekarten auf, sog. Portolankarten, die das Mittelmeer in verblüffender Genauigkeit wiedergeben. In Portugal wurde gegen Ende des 15. Jahrhunderts die astronomische Navigation nach Sonne und Polarstern entwickelt. Als Messinstrumente dienten dabei Astrolab und Jakobsstab.
Christoph Kolumbus und viele seiner Zeitgenossen perfektionierten die Ausnützung von Wind und Strömungen und die Koppelnavigation, was Genauigkeiten bis zu 5 Prozent der gesegelten Strecken ermöglichte und über die 5000 km des Atlantik zum Teil sogar besser als 100 km war – obwohl der Erdumfang erst auf höchstens 20% bekannt war. Ab 1500 entstanden zahlreiche Weltkarten, wurden Loggen und Quadrant eingesetzt und die Merkator-Projektion erfunden. Das Längenproblem lösten jedoch erst im achtzehnten Jahrhundert die Methode der Messung von Monddistanzen sowie die Konstruktion genau gehender Uhren, u.a. die vier Chronometer (1735-1759) von John Harrison, zusammen mit dem 1731-1740 dreimal erfundenen Spiegelsextanten. Als der Bostoner Kapitän Thomas Sumner 1837 die astronomische Standlinienmethode gefunden hatte, fehlte auf die jetzigen Navigationsprinzipien nur noch die Funknavigation (ab 1899) und die Trägheitsnavigation (J.M. Boykow 1935, Siegfried Reisch 1941).
Heute werden Navigationssysteme (hauptsächlich automatisierte Verfahren zur Positionsbestimmung) in den Bereichen Seefahrt, Luftfahrt, Straßenverkehr und Landvermessung (Geodäsie) angewandt.