Bien que certains concepts clés du plan cartésien se retrouvent dans des travaux dès la Grèce antique, les chercheurs attribuent à René Descartes le concept critique d'application de l'algèbre à la géométrie. Descartes a introduit la notion d'arithmétisation de la géométrie analytique en attribuant des coordonnées à deux points d'un plan. Après que Descartes ait publié ses théories, d'autres mathématiciens ont immédiatement commencé à développer ses idées et à développer le plan cartésien.
Apollonius de Grèce a trouvé des moyens rudimentaires pour résoudre les problèmes géométriques, et le religieux français Nicole Oresme du 14ème siècle a utilisé des systèmes similaires aux coordonnées cartésiennes. Cependant, ce n'est qu'en 1637 que la géométrie euclidienne et l'algèbre furent enfin unies par René Descartes.
Les érudits ont nommé le système de coordonnées d'après Descartes ; cependant, de nombreuses caractéristiques du plan cartésien moderne ont été ajoutées par des mathématiciens ultérieurs. Descartes n'a travaillé qu'avec l'axe des x et dans le premier quadrant ; jusque-là, les concepts de nombres nuls et négatifs n'étaient pas courants.
C'est Isaac Newton qui le premier est allé au-delà de l'utilisation des distances positives. Dans sa publication "Enumerations of Curves of Third Degree", Newton a été le premier à utiliser des axes perpendiculaires qui comprenaient à la fois des nombres positifs et négatifs. Il a même créé un précédent en utilisant x pour étiqueter l'axe horizontal, y pour l'axe vertical et 0 pour l'intersection.
