堀場製作所の創業者は1924年生まれの堀場雅夫で、京都帝国大学（現京都大学）理学部の在学中に堀場無線研究所を1945年に開設した経歴を持つ。1953年1月、資本金100万円で株式会社堀場製作所を設立し、本社を京都市中京区に置いた。京都発の理化学機器メーカーとして産声を上げ、設立当初の事業はpHメーター・分析計など基本的な計測機器の製造販売であった。1957年11月には吉祥院工場（現本社工場、京都市南区）を開設して主力生産拠点を整備し、1959年11月には株式会社日立製作所と業務及び技術提携を結ぶことで大手電機との提携を通じた技術基盤の強化に踏み出した。

1965年9月に本社を京都市南区（現在地）へ移転して本社機能を統合し、1965年11月には自動車排ガス測定装置の販売を開始した。自動車排ガス測定装置の取り扱いは、後に堀場製作所の主力事業の一つとなる自動車計測分野の起点であり、1960年代の日本のモータリゼーション本格化と並走する形で新規領域への参入が始まった。1970年3月には株式の額面を50円に変更する目的で旧日本藺製品株式会社との形式合併（株式会社堀場製作所への商号変更）を実施し、上場準備のための株主整理にあたる組織再編を完了した。

1971年3月、堀場製作所は大阪証券取引所市場第二部・京都証券取引所に株式を上場し、創業から18年で公開市場への参入を果たした。同年9月には日製産業株式会社との販売提携を開始し、販売チャネルの強化に着手した。1972年6月には欧州事務所（ドイツ）を発展的に閉鎖して現地法人ホリバGmbH（現 ホリバ・ヨーロッパ社）を設立、1973年4月にはアメリカに現地法人ホリバ・インスツルメンツ社（アメリカ）を設立、1977年10月にはイギリスに現地法人ホリバ・インスツルメンツ社（現 ホリバ・UK社）を設立と、1970年代に欧州・米州・英国の3地域で現地法人を連続的に設置した。

1974年3月には東京証券取引所市場第二部に株式を上場し、東京市場への参入を果たした。1982年9月には東京、大阪両証券取引所市場第一部銘柄に指定され、大証2部上場から11年で大企業としての位置付けを得た。1984年9月には結晶工場（京都市南区）を新設して光学結晶の量産体制を整え、光学技術の生産能力を国内に持った。1988年12月には韓国に現地法人ホリバ・コリア社を設立し、アジア市場進出への足がかりを築いた。1970年代の欧米進出から1980年代のアジア進出へと地域別の海外展開が広がり、京都発の理化学機器メーカーが国際的な事業ネットワークを持つ基盤が形成された。