Históricamente, las ilustraciones biológicas han estado en uso desde el comienzo de la exploración del hombre y sus intentos por comprender el mundo que lo rodea. Las pinturas rupestres paleolíticas eran tan detalladas que incluso podemos reconocer especies y razas de muchos de los animales representados en la actualidad. Por ejemplo, en la cueva de Chauvet-Pont-d'Arc (circa 30.000 aC), se han identificado al menos 13 especies diferentes. En una cueva prehistórica (circa 15.000 aC), hay un dibujo de un mamut con un área oscura donde debería estar el corazón. Si esta es realmente la intención de la ilustración, sería la primera ilustración anatómica del mundo.

En la era de Alejandría (356 - 323 a. C.), el médico griego Herófilo, ahora conocido como el padre de la anatomía, realizó disecciones públicas y registró sus hallazgos. En el siglo I d. C., Pedanius Dioscórides compiló De Materia Medica, una colección de información y recetas medicinales, que contenía ilustraciones de unas 600 plantas en total.

Durante el Renacimiento, el artista y científico Leonardo DaVinci esbozó sus famosas observaciones de disecciones humanas, así como sus estudios de plantas y el vuelo de las aves. A mediados del siglo XVI, el médico Andreas Vesalius compiló y publicó De humani corporis fabrica, una colección de libros de texto sobre anatomía humana superior a cualquier ilustración que se hubiera producido hasta ese momento. A principios de 1600, el explorador Étienne de Flacourt documentó sus viajes a Madagascar e ilustró la fauna única allí, sentando un precedente para futuros exploradores a medida que viajar por el mundo se convirtió en una realidad más factible.

Placa 49 de Kunstformen der Natur de Ernst Haeckel de 1904, que muestra varias anémonas de mar clasificadas como Actiniae .

Durante su viaje de cinco años en el HMS Beagle, Charles Darwin escribió e ilustró El viaje del Beagle, que se publicó en 1839. A principios del siglo XX, uno de los ilustradores biológicos más prolíficos, Ernst Haeckel, descubrió: describió y nombró miles de nuevas especies, y su trabajo publicado, Kunstformen der Natur, contenía cientos de impresiones de varios organismos, muchos de los cuales fueron descritos por primera vez por el propio Haeckel.