島津製作所の創業は1875年に遡る。京都市の木屋町二条で、初代・島津源蔵が理化学器械の製造業を始めたのが起点である。明治政府が殖産興業政策のもとで近代科学技術の導入を急いだ時代、教育機関や研究機関で必要とされる物理・化学実験用の器械はほとんどが輸入品であり、初代島津源蔵は国産化に挑んだ。京都という伝統的な工芸技術の集積地で、金属加工・ガラス細工・木工等の在来技術を組み合わせた理化学器械製造の事業基盤を整えた。1877年には京都府立勧業場でアブラハム・ガールベルマンの蓄電池を国内で初めて製作するなど、国産技術の先駆的な役割を果たした。

1917年9月、株式会社島津製作所として法人格を取得した。本店は京都市木屋町二条、東京支店・大阪支店・福岡支店を設置し、創業時の小規模な工房から本格的な株式会社への組織転換を遂げた。法人化は創業から42年を経ての株式会社化であり、創業者世代から二代目への経営承継と、第一次世界大戦後の重工業化期における事業規模拡大の必要性が背景にあった。1919年10月には三条工場を開設し、理化学器械にとどまらず産業機器の製造に乗り出した。理化学器械の専業企業から、工業計測・産業機器を含む総合機器メーカーへの転換が始まった。

1938年4月、京都証券取引所に株式上場し、戦前期の地方上場企業として資本市場へのデビューを果たした。第二次世界大戦中は軍需品の製造にも従事し、敗戦後の財閥解体・産業民主化を経て、平和産業への復帰を進めた。1949年5月、戦後復興期の東京証券取引所開設に合わせて同所に上場し、京都・東京両証券取引所での公開を実現した。戦後の理化学・分析機器の需要拡大期にあたり、化学工業・製薬・大学研究機関の機器近代化の流れに乗って、島津製作所は分析機器メーカーとしての地位を固めた。

1956年10月、航空機器部門を新設した。第二次世界大戦中の軍需品製造の経験を基盤に、戦後の航空機・防衛装備品の国産化政策にあわせて、航空機器・防衛分野への参入を進めた。航空機の計器類、油圧装置、自衛隊機向け装備品の国産化が中心領域となり、計測機器・医用機器に加えて産業機器・航空機器の4セグメント体制の基盤がこの時期に出来上がった。1962年1月には材料工場銑鉄鋳物部門を分離して島津金属工業（現島津産機システムズ）を設立し、1963年7月には京都計装（現島津システムソリューションズ）を設立、1966年2月には大阪丸十放射線サービス（現島津メディカルシステムズ）を設立するなど、分社化による事業領域の細分化と専業化を進めた。

1968年8月、西独（ドイツ）にSHIMADZU EUROPA GmbHを設立し、欧州市場進出の起点を作った。1960年代後半は日本の高度経済成長期の終盤にあたり、輸出依存度を高める製造業のなかでも、分析機器のような高付加価値・専門性の高い製品分野は欧米市場での競争力を試される時期だった。1975年7月、米国にSHIMADZU SCIENTIFIC INSTRUMENTS, INC.を設立し、北米市場進出の起点を作った。1979年4月にはSHIMADZU PRECISION INSTRUMENTS, INC.を米国に設立し、北米精密機器拠点を整えた。1989年11月にはシンガポールにSHIMADZU (ASIA PACIFIC) PTE.LTD.を設立し、アジア統括拠点の起点を確立した。1994年8月には中国に天津島津液圧有限公司を設立、1999年6月には島津国際貿易（上海）（現島津企業管理〈中国〉）を設立、中国本土での事業基盤を整えた。

1989年6月、英国のKRATOS GROUP PLCを買収した。KRATOS社は英国の質量分析装置メーカーであり、島津製作所にとっては質量分析器分野における海外メーカーの取得という戦略的M&Aだった。質量分析器は化学・製薬・環境分析等の分野で不可欠な高度測定機器であり、KRATOS買収は同社の質量分析技術と顧客基盤を取り込んだ。後年（2002年）の田中耕一氏のノーベル化学賞受賞は質量分析器分野の研究成果だが、その背景には島津製作所が長年積み上げてきた質量分析技術の蓄積と、KRATOS買収による国際的な技術プラットフォームの取得があった。1991年7月にはけいはんな研究所（現基盤技術研究所）を開設し、基盤技術研究機能の確立を進めた。

1990年代までに、島津製作所の事業構成は計測機器（分析機器・計測機器）・医用機器（X線・MRI・診断装置）・産業機器（油圧機器・産業計装）・航空機器（航空機計器・防衛装備品）の4セグメント体制が確立した。計測機器セグメントが連結売上の60%超を占める主軸事業で、ガスクロマトグラフ・液体クロマトグラフ・分光光度計・質量分析器等の分析機器が世界市場でアジレント・テクノロジー、ウォーターズ、サーモフィッシャー・サイエンティフィック等と競合する位置にあった。医用機器セグメントは国内のX線関連市場で富士フイルム、コニカミノルタ、シーメンス、GEと競合する位置で、産業機器は油圧機器・産業計装の専業領域、航空機器は防衛省・自衛隊向けの航空計器・装備品の国産化を担う事業として、それぞれ独立した事業特性を持つ4本柱を構成した。

2002年10月、田中耕一氏（島津製作所のエンジニア）がノーベル化学賞を受賞した。受賞理由は「生体高分子の同定および構造解析のための手法の開発」であり、具体的にはマトリックス支援レーザー脱離イオン化（MALDI）法を質量分析に応用した技術が評価された。学位を持たない一企業のエンジニアによるノーベル賞受賞は世界的にも稀有な事例で、島津製作所の研究開発文化と質量分析技術の長年の蓄積を世界に示した。

2003年1月、田中耕一記念質量分析研究所を開設し、ノーベル賞研究の継続的な発展体制を確立した。同研究所は質量分析技術の基礎研究から応用開発までを一貫して担う組織で、その後の島津製作所の質量分析事業の競争力強化の中核を担った。2007年1月にはUAEのSHIMADZU MIDDLE EAST AND AFRICA FZEを設立し、中東・アフリカ市場進出を進めた。2013年11月にはウルグアイにSHIMADZU LATIN AMERICA S.A.を設立し、中南米市場進出を実現した。2019年2月には韓国にSHIMADZU SCIENTIFIC KOREA CORPORATIONを設立、世界主要地域に直販・サービス拠点を持つグローバル分析機器メーカーとしての体制を整えた。

2022年4月、東京証券取引所プライム市場へ移行した。同年9月には日水製薬株式会社を子会社化し（現島津ダイアグノスティクス株式会社）、体外診断薬・臨床検査領域への参入を実現した。日水製薬買収は計測機器の分析技術を臨床検査・医薬品開発の市場へ拡張する事業領域拡大であり、医用機器セグメントと計測機器セグメントの境界領域に新事業を作る試みだった。2023年1月にはShimadzu Tokyo Innovation Plazaを開設し、東京における顧客とのコラボレーション・イノベーション機能の強化を進めた。

2024年4月、米国のCalifornia X-ray Imaging Service社の買収を完了した。California X-ray Imaging Service社は米国のX線関連サービス会社であり、医用機器セグメントの北米市場拡大の足がかりとなった。2022年6月就任の山本靖則社長体制下では、中期経営計画「中計2023〜2025」（2023〜2025年度）が中核の経営フレームワークとして運営され、4つの社会価値創生領域（ヘルスケア・グリーンエコノミー・マテリアル・インダストリー）を経営方針として明文化した。連結売上はFY22（2023年3月期）4,822億円・営業利益682億円から、FY24（2025年3月期）5,390億円・営業利益717億円へ拡大し、研究開発費289億円（前年比+74億円）と特許保有件数の増加を維持した。配当はFY24で記念配当4円を含む66円（配当性向36.0%）、11期連続増配を達成した。創業1875年から150年、法人化1917年から108年を経た2025年時点で、島津製作所は計測機器セグメント（売上比率65%超）を主軸とする世界規模の分析機器メーカーとして、海外売上比率の継続的な引き上げと研究開発投資の積み上げに事業構造の重心を置いている。