Tàu nghiên cứu có nguồn gốc từ các chuyến thám hiểm thuở xưa. Từ thời tàu Endeavour của thuyền trưởng James Cook, tầm quan trọng của thứ mà ngày nay con người gọi là tàu nghiên cứu đã trở nên rất rõ ràng. Năm 1766, Hội hoàng gia Luân Đôn thuê Cook du hành đến Thái Bình Dương để quan sát và ghi lại sự vận động của Sao Kim qua mặt trời.[1] Chiếc Endevour là một con tàu bền chắc, được thiết kế-trang bị tốt để đối mặt với các thử thách và đáp ứng nhu cầu của Joseph Banks, "nghiên cứu viên" của tàu. Tương tự như các tàu hiện đại, tàu Endevour còn đảm nhận nhiều mảng nghiên cứu khác, trong đó bao gồm khảo sát thủy văn học một cách toàn diện.

Một số chiếc tàu nghiên cứu nổi bật khác là HMS Beagle, RV Calypso, HMS Challenger, USFC Albatross, Endurance và Terra Nova.

Một điểm nữa là sau này, tên gọi của các tàu nghiên cứu thuở đầu đó được dùng để đặt cho các tàu con thoi lên vũ trụ.