Kardioloogia ajalugu algab renessansiajastul, mil on esimene täpne analüüs südame rolli kohta hapnikuga varustamisel ja vere jaotamisel kogu kehas. Kolm sajandit pärast seda töötasid arstid aeglaselt välja vahendid selle elutähtsa organi täpseks jälgimiseks ja vaevuste mõistmiseks, mis seda tabada võivad. Alles 20. sajandi keskpaigas oli see tehnoloogia arenenud nii kaugele, et kirurgilistest protseduuridest sai elujõuline lähenemisviis kahjustatud südame parandamisel.
Paljud viitavad Briti arstile William Harveyle esimese tõelise verstaposti eest kardioloogia ajaloos 1628. aastal, kui ta sõnastas südame rolli vere pumpamisel läbi keeruka veenide ja arterite süsteemi. Seni arvati, et igal veresoonel on loomulik pulseerimisrütm ja seda ei võetud ümber. Kulus veel 80 aastat, enne kui prantsuse bioloog Raymond de Vieussens andis südame ehituse esimese täpse kirjelduse; esimest korda suudeti organite anatoomilisest mehaanikast aru saada.
Järgneva kahe sajandi jooksul eeldas suur osa kardioloogia ajaloost südame tervise ja seda tabada võivate tingimuste kindlamat mõistmist. 18. sajandil hakkasid arstid jälgima vererõhku, et mõõta elundi elujõudu. 19. sajandi alguseks said arstid stetoskoobiga südamelööke jälgida. Elektrokardiograaf (EKG või EKG) leiutati vahetult pärast 20. sajandi vahetust, mis võimaldas arstidel elektriliste impulsside abil põhjalikumalt analüüsida südame üldist tööd. Arterite ummistumist, mida nimetatakse arterioskleroosiks, täheldati esmakordselt umbes kümme aastat hiljem.
Enne 20. sajandit esinesid kardioloogia ajaloos esmased kirurgilised juhtumid. Enamik neist oli katsed parandada kriitiliselt vigastatud patsiente. 1896. aastal tegi Saksa arst Ludwig Rehn esimese eduka avatud südameoperatsiooni, et parandada sõduri südamest läbi rebinud haava. Seda tüüpi operatsioone ei tehtud aga tavaliselt enne 1953. aastat. Ameeriklane John Gibbons leiutas niinimetatud südame-kopsu masina, mis võimaldas kirurgil hoida vere hapnikuga küllastunud ja vereringes parandus- või siirdamisoperatsioonide ajal läbi patsiendi.
Need parandused olid enamasti reaktsioonilised kuni südameparandusoperatsiooni alguseni 1950. aastal, mil Ameerika kirurg Charles Hufnagel implanteeris edukalt kunstliku aordiklapi. Kaks aastat hiljem kasutas teine Ameerika kirurgide paar hüpotermiat, et aeglustada südame tööd patsiendil, kes läbis edukalt südameaugu parandamise. Südamestimulaatoriga hoogustunud uuendused tulid 1958. aastal. 1967. aastal tehti esimene koronaararterite šunteerimise operatsioon – protseduur, mida 21. sajandil tehakse igal aastal mitu miljonit korda. Samal aastal tegi Lõuna-Aafrika arst Christiaan Barnard esimese eduka südamesiirdamise.
Nende paljude kardioloogia ajaloo pöördeliste esimeste sündmuste hulgas on palju muid tähelepanuväärseid tegureid. Defibrillatsiooni viidi koertele esmakordselt läbi 1899. aastal. Inimesed said sellest kasu alles 1947. aastal, mil masinat kasutati südamepuudulikkusega noore teismelise südamefunktsiooni taastamiseks. Üks uuemaid verstaposte juhtus 1982. aastal, kui Ameerika kardioloog William DeVries implanteeris esimese täielikult tehiskoest valmistatud südame.