Nhà thực vật học Hy Lạp Theophrastos (khoảng 371 – khoảng 287 TCN) lần đầu tiên đề cập rằng gỗ của cây có các vòng.[5][6] Trong tác phẩm Trattato della Pittura (Luận về hội họa), Leonardo da Vinci (1452–1519) lần đầu tiên đề cập rằng cây cối hình thành các vòng gỗ hàng năm và độ dày của chúng được xác định bởi các điều kiện mà chúng lớn lên.[7] Năm 1737, nhà thực vật học người Pháp Henri-Louis Duhamel du Monceau và Georges-Louis Leclerc de Buffon đã kiểm tra ảnh hưởng của các điều kiện sinh trưởng đối với hình dạng của các vòng gỗ thân cây.[8] Họ phát hiện ra rằng vào năm 1709, một mùa đông khắc nghiệt đã tạo ra các vòng gỗ sẫm màu rõ rệt, được dùng làm tài liệu tham khảo cho các nhà tự nhiên học châu Âu sau này.[9] Tại Hoa Kỳ, Alexander Catlin Twining (1801–1884) đã đề xuất vào năm 1833 rằng các vòng gỗ hàng năm có thể được sử dụng để đồng bộ hóa niên đại của các loại cây khác nhau và nhờ đó tái tạo lại khí hậu trong quá khứ trên toàn bộ khu vực.[10] Nhà bác học người Anh Charles Babbage đã đề xuất sử dụng phương pháp niên đại học thụ mộc để xác định niên đại của phần còn lại của cây trong đầm lầy than bùn hoặc thậm chí trong các tầng địa chất (1835, 1838).[11]

Trong nửa sau của thế kỷ 19, nghiên cứu khoa học về vòng gỗ hàng năm và ứng dụng của niên đại học thụ mộc đã bắt đầu. Năm 1859, Jacob Kuechler, người Mỹ gốc Đức (1823–1893) đã sử dụng phương pháp xác định niên đại chéo (crossdating) để kiểm tra cây Sồi (Quercus stellata) nhằm nghiên cứu hồ sơ về khí hậu ở miền tây Texas.[12] Năm 1866, nhà thực vật học, côn trùng học và người trồng rừng người Đức Julius Theodor Christian Ratzeburg (1801–1871) đã quan sát thấy tác động của sự rụng lá trên các vòng gỗ do sự phá hoại của côn trùng.[13] Đến năm 1882, quan sát này đã xuất hiện trong sách giáo khoa về lâm nghiệp.[14] Vào những năm 1870, nhà thiên văn học người Hà Lan Jacobus Kapteyn (1851–1922) đã sử dụng phương pháp xác định niên đại chéo để tái tạo lại khí hậu của Hà Lan và Đức.[15] Năm 1881, nhà lâm nghiệp Thụy Sĩ-Áo Arthur von Seckendorff-Gudent (1845–1886) đã sử dụng phương pháp xác định niên đại chéo.[16] Từ năm 1869 đến năm 1901, Robert Hartig (1839–1901), một giáo sư người Đức về bệnh học rừng, đã viết một loạt bài báo về giải phẫu và sinh thái học của các vòng gỗ hàng năm.[17] Năm 1892, nhà vật lý người Nga Fedor Nikiforovich Shvedov (Фёдор Никифорович Шведов; 1841–1905) viết rằng ông đã sử dụng các mẫu vòng gỗ hàng năm để dự đoán hạn hán vào năm 1882 và 1891.[18]

Trong nửa đầu thế kỷ 20, nhà thiên văn học A. E. Douglass đã thành lập Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vòng gỗ hàng năm tại Đại học Arizona. Douglass tìm cách hiểu rõ hơn về chu kỳ Mặt Trời và lập luận rằng những thay đổi trong hoạt động của mặt trời sẽ ảnh hưởng đến các kiểu khí hậu trên trái đất, mà điều này sẽ được ghi lại bằng các kiểu phát triển vòng gỗ hàng năm (tức là vết đen mặt trời → khí hậu → vòng cây).