หน่วยนี้ตั้งตามชื่อของแอนเดอร์ เซลเซียส (Anders Celsius มีชีวิตอยู่ระหว่าง ค.ศ. 1701–1744) นักดาราศาสตร์ชาวสวีเดน เขาเป็นคนแรกที่เสนอระบบที่ใกล้เคียงกับระบบนี้ในปี พ.ศ. 2285 (ค.ศ. 1742) โดยใช้ชื่อว่า เซนติเกรด ซึ่งมาจากภาษาละติน centum ที่แปลว่า 100 และ gradus ที่แปลว่าขั้น แต่แรกกำหนดให้อุณหภูมิจุดเดือดของน้ำคือ 100 องศา และจุดเยือกแข็งของน้ำคือ 0 องศาที่ระดับความดันบรรยากาศมาตรฐาน แต่ได้มีการสลับสเกลต่อมาหลังจากที่เซลเซียสเสียชีวิตไประยะหนึ่ง โดย Jean-Pierre Christin เป็นคนเสนอเรื่องนี้

ในปี พ.ศ. 2491 หน่วยนี้มีชื่อเรียกต่างกันสามแบบ ได้แก่

• เซนติเกรด (centigrade)
• องศาเซนเทสซิมัล (centesimal deigree)
• องศาเซลเซียส

แต่นับจากนั้นมา ชื่อที่ถูกเลือกเป็นทางการคือ องศาเซลเซียส จากการประชุม General Conference on Weights and Measures ครั้งที่ 9 โดยมีจุดประสงค์เพื่อระลึกถึงเซลเซียส และเป็นการตัดปัญหาความสับสนที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้คำนำหน้า centi- กับระบบเอสไอ และจากการที่นิยามเดิมไม่เหมาะสมที่จะใช้เป็นมาตรฐานอย่างเป็นทางการ เนื่องจากอุณหภูมิขึ้นกับนิยามของความดันบรรยากาศมาตรฐาน ซึ่งความดันบรรยากาศมาตรฐานนี้ก็ขึ้นกับอุณหภูมิอีกทีหนึ่ง จึงกำหนดนิยามใหม่ให้อุณหภูมิ 0.018°C ตรงกับจุดสามสถานะ (triple point) ของน้ำ และให้สเกลหนึ่งองศามีค่าเป็น 1/273.16 เท่าของผลต่างระหว่างอุณหภูมิที่จุดสามสถานะของน้ำกับจุดศูนย์องศาสัมบูรณ์ นิยามนี้ได้รับการยอมรับในการประชุม General Conference on Weights and Measures ครั้งที่ 10 เมื่อปี พ.ศ. 2497