Ghi chép miêu tả sớm nhất trong lịch sử về siêu tân tinh, đó là SN 185, được các nhà thiên văn Trung Hoa cổ đại quan sát vào năm 185 SCN. Siêu tân tinh sáng nhất từng được ghi chép là SN 1006, nó xảy ra vào năm 1006 SCN và được miêu tả chi tiết bởi các nhà thiên văn Trung Hoa và Hồi giáo cổ đại.[12] Siêu tân tinh SN 1054 được theo dõi rộng rãi khắp nơi chính là vụ nổ tạo nên tinh vân Con Cua như quan sát ngày nay. Hai siêu tân tinh SN 1572 và SN 1604, là các sự kiện gần đây nhất xảy ra trong Ngân Hà được quan sát bằng mắt thường. Chúng đã có những tác động tích cực đến sự phát triển của thiên văn học ở châu Âu, bởi vì chúng được dùng để phản bác lại ý tưởng của trường phái Aristotle về vũ trụ (nằm bên ngoài Mặt Trăng và các hành tinh) là tĩnh tại và không thay đổi.[13] Johannes Kepler bắt đầu quan sát SN 1604 tại lúc nó đạt đỉnh điểm vào ngày 17 tháng 10 năm 1604 và ông tiếp tục theo dõi quá trình độ sáng giảm dần cho đến khi nó biến mất khỏi bầu trời một năm sau đó.[14] Đây là siêu tân tinh thứ hai được quan sát trong một thế hệ (sau siêu tân tinh SN 1572 thuộc chòm sao Cassiopeia quan sát bởi Tycho Brahe).[15]

Có một số chứng cứ về siêu tân tinh trẻ nhất trong Ngân Hà, G1.9+0.3, xảy ra vào cuối thế kỷ 19, được coi là muộn hơn đáng kể so với siêu tân tinh tạo ra tinh vân Cassiopeia A trong khoảng năm 1680.[16] Thế giới đã không phát hiện được hai vụ nổ siêu tân tinh này. Ở trường hợp của G1.9+0.3, gần như toàn bộ bức xạ điện từ phát ra bị chặn lại (high extinction) do lớp bụi và khí nằm dọc theo mặt phẳng thiên hà khiến các nhà thiên văn học không để ý tới sự kiện đang xảy ra. Đối với tinh vân Cassiopeia A, hiệu ứng ánh sáng vọng (light echo) đã được đo ở bước sóng hồng ngoại cho thấy đây là siêu tân tinh loại IIb. Mặc dù vị trí của nó không nằm trong vùng bị che chắn nhiều, nhưng không hề có một ghi chép lịch sử nào về vụ nổ này.[17]

Trước khi có sự phát triển của kính thiên văn, chỉ có 5 siêu tân tinh được quan sát trong thiên niên kỷ vừa qua. So với lịch sử tiến hóa của một sao, sự xuất hiện của siêu tân tinh trong thiên hà là rất ngắn, trung bình kéo dài một vài tháng, do vậy số sự kiện như thế mà một người trong đời có cơ hội quan sát là gần bằng một. Chỉ có một phần nhỏ trong số 100 tỷ sao trong một thiên hà điển hình có khả năng trở thành siêu tân tinh, vì trong một khoảng thời gian cho trước, hoặc là ngôi sao phải có khối lượng đủ lớn đang ở giai đoạn cuối hoặc trong hệ sao đôi phải có một sao lùn trắng.[18]

Tuy vậy, việc quan sát và khám phá siêu tân tinh bên ngoài Ngân Hà đã trở lên thường xuyên hơn; bắt đầu bằng SN 1885A thuộc thiên hà Andromeda. Ngày nay, mỗi năm các nhà thiên văn nghiệp dư và chuyên nghiệp tìm thấy khoảng vài trăm sự kiện, một số đang trong trạng thái gần sáng cực đại hoặc được phát hiện lại từ những tấm ảnh hay bản chụp thiên văn học cũ. Từ năm 1941, dựa trên quang phổ của 14 sự kiện, nhà thiên văn học người Mỹ Rudolph Minkowski nhận thấy có ít nhất hai nhóm siêu tân tinh. Sau đó Fritz Zwicky và nhiều người khác đã mở rộng, phát triển sơ đồ phân loại siêu tân tinh.[19] Trong thập niên 1960, các nhà thiên văn phát hiện thấy có mối liên hệ giữa cường độ sáng cực đại của một số siêu tân tinh loại I với dịch chuyển đỏ và nhận ra sự hữu ích của loại siêu tân tinh này như những ngọn nến chuẩn trong việc đo khoảng cách trong vũ trụ.[20] Gần đây, các siêu tân tinh loại Ia ở xa nhất được quan sát mờ hơn so với dự định. Kết quả bất ngờ này khiến các nhà thiên văn vật lý đi đến kết luận là sự giãn nở của Vũ trụ đang gia tăng.[21] Nhiều kỹ thuật được phát triển để tái dựng lại các sự kiện siêu tân tinh mà đã không được quan sát trước đó. Chẳng hạn, thời điểm xảy ra siêu tân tinh Cassiopeia A đã được xác định dựa trên hiệu ứng ánh sáng phản xạ từ khí và bụi tinh vân,[22] hay độ tuổi của tàn tích siêu tân tinh RX J0852.0-4622 được ước tính từ nhiệt độ đo được[23] trong khi chứng cứ về tàn tích này được củng cố từ vạch bức xạ tia gamma phát ra từ sự phân rã phóng xạ của titanium-44.[24]

Siêu tân tinh sáng nhất từng được quan sát là sự kiện ASASSN-15lh. Vụ nổ này được phát hiện vào tháng 6 năm 2015 và cường độ sáng lớn nhất đạt 570 tỷ L ⊙ {\displaystyle {\odot }} , bằng 2 lần độ sáng của đa số các siêu tân tinh từng được quan sát.[25] Tuy nhiên, người ta vẫn chưa hiểu rõ bản chất của siêu tân tinh này và một vài mô hình được đề xuất để giải thích, ví dụ như một ngôi sao nằm gần lỗ đen bị xé toạc bởi lực thủy triều của nó.[26]

Một trong các sự kiện siêu tân tinh được phát hiện sớm nhất từ thời điểm vụ nổ (khoảng sau 3 tiếng) và do vậy dữ liệu phổ đo được ở thời điểm sớm nhất (khoảng 6 tiếng sau vụ nổ thực sự), là siêu tân tinh loại II SN 2013fs (iPTF13dqy) được ghi lại vào ngày 6 tháng 10 năm 2013 bởi trạm Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF). Ngôi sao phát nổ nằm ở thiên hà xoắn ốc NGC 7610, cách xa 160 triệu năm ánh sáng trong chòm sao Pegasus.[27][28]

Nhà thiên văn học nghiệp dư Victor Buso đã lần đầu tiên chụp ảnh được siêu tân tinh loại IIb SN 2016gkg đang trong quá trình xảy ra vụ nổ ở giai đoạn sớm nhất (khoảng 90 phút sau vụ nổ thực sự). Ông đã chụp ảnh sự kiện ở các khoảng thời điểm cách đều 90 phút tiếp sau đó. Siêu tân tinh nằm ở thiên hà NGC 613 cách xa 85 triệu năm ánh sáng.[29][30]