众所周知,希腊人最早使用了角度和弧度的概念。天文学家喜帕恰斯(190-120 BC)制成了一张求各角所对弦的弦长函数的表格。并且,曾有人引用了他的极坐标系来确定恒星位置。在螺线方面,阿基米德描述了他的著名的螺线,一个半径随角度变化的方程。希腊人作出了贡献,尽管最终并没有建立整个坐标系统。关于是谁首次将极坐标系应用为一个正式的坐标系统,流传着有多种观点。关于这一问题的较详尽历史,哈佛大学教授朱利安·科利奇(Julian Coolidge)的《极坐标系起源》作了阐述。格雷瓜·德·圣-万桑特(Grégoire de Saint-Vincent)和博纳文图拉·卡瓦列里,被认为在几乎同时、并独立地各自引入了极坐标系这一概念。圣-万桑特在1625年的私人文稿中进行了论述并发表于1647年,而卡瓦列里在1635进行了发表,而后又于1653年进行了更正。卡瓦列里首次利用极坐标系来解决一个关于阿基米德螺线内的面积问题。布莱士·帕斯卡随后使用极坐标系来计算抛物线的长度。在1671年写成,1736年出版的《流数术和无穷级数》(Method of Fluxions)一书中,艾萨克·牛顿第一个将极坐标系应用于表示平面上的任何一点。牛顿在书中验证了极坐标和其他九种坐标系的变换关系。在1691年出版的《博学通报》(Acta eruditorum,Acta eruditorum)一书中雅各布·伯努利正式使用定点和从定点引出的一条射线,定点称为极点,射线称为极轴。平面内任何一点的坐标都通过该点与定点的距离和与极轴的夹角来表示。伯努利通过极坐标系对曲线的曲率半径进行了研究。实际上应用“极坐标”(polar coordinate system)这个术语的是由格雷古廖·丰塔纳(Gregorio Fontana)开始的,并且被18世纪的意大利数学家所使用。该术语是由乔治·皮科克(George Peacock)在1816年翻译席维斯·拉克鲁克斯(Sylvestre François Lacroix)的《微分学与积分学》(Traité du calcul différentiel et du calcul intégral)一书时,被翻译为英语的。亚历克西斯·克莱罗和莱昂哈德·欧拉被认为是将平面极坐标系扩展到三维空间的数学家。