Thiên hà Tam Giác có lẽ được nhà thiên văn người Italia Giovanni Battista Hodierna khám phá trước năm 1654. Trong nghiên cứu của ông De systemate orbis cometici; deque admirandis coeli caracteribus (Về các hệ quỹ đạo của sao chổi, và về các thiên thể đáng chú ý trên bầu trời) ông liệt kê nó như là một đám mây giống tinh vân hoặc một thiên thể mờ và kèm theo lời miêu tả khó hiểu, "gần Tam Giác hinc inde". Do ông tìm thấy nó nằm trong chòm sao Tam Giác. Cũng vì thế mà thiên hà này được đặt tên theo chòm sao chứa nó[14].

Thiên hà này cũng được Charles Messier độc lập khám phá ra vào đêm 25-26 tháng 8 năm 1764. Nó được công bố trong Danh lục về các Tinh vân và các Cụm sao (1771) của ông với số thứ tự 33; từ đó thiên hà Tam Giác còn được gọi là M33. Khi William Herschel biên tập danh lục mở rộng của ông về các tinh vân, ông đã cẩn thận không đưa vào các thiên thể đã được Messier liệt kê[15]. Mặc dù vậy, M33 lại là một ngoại lệ và ông phân loại thiên hà này vào ngày 11/9/1784 với tên gọi H V-17.[16].

Herschel cũng phân loại vùng H II sáng nhất và rộng nhất trong thiên hà Tam Giác là H III.150 tách biệt hoàn toàn từ thiên hà này, vùng tinh vân phát xạ khuếch tán chứa các ion hidro (hay vùng H II) này cũng chứa NGC 604. Nhìn từ Trái Đất NGC 604 nằm ở phía đông bắc của phần nhân trung tâm thiên hà, và là một trong những vùng H II lớn nhất từng được biết với đường kính gần 1500 năm ánh sáng và có phổ điện từ giống với tinh vân Lạp Hộ. Herschel cũng chú ý tới 3 vùng H II nhỏ hơn (NGC 588, 592 and 595).

Nó là một trong những "tinh vân xoắn ốc" được quan sát đầu tiên bởi Huân tước Rosse.