Kelompok terbuka Pleiades yang terkenal, dalam buruj Taurus, telah diiktiraf sebagai sekumpulan bintang sejak zaman dahulu, manakala Hyades (yang juga merupakan sebahagian daripada Taurus) adalah salah satu kelompok terbuka tertua. Kelompok terbuka lain telah diperhatikan oleh ahli astronomi awal sebagai tompok cahaya kabur yang tidak dapat dileraikan. Dalam Almagestnya, ahli astronomi Rom Ptolemy menyebut kelompok Praesepe, Kelompok Berganda dalam Perseus, Kelompok Bintang Koma, dan Kelompok Ptolemy, manakala ahli astronomi Parsi Al-Sufi menulis tentang kelompok Omicron Velorum.[7] Walau bagaimanapun, ia memerlukan penciptaan teleskop untuk meleraikan "nebula" ini menjadi bintang juzuknya.[8] Sememangnya, pada tahun 1603 Johann Bayer memberikan tiga daripada kumpulan ini nama seolah-olah mereka bintang tunggal.[9]

Orang pertama yang menggunakan teleskop untuk memerhati langit malam dan merekodkan pemerhatiannya ialah saintis Itali Galileo Galilei pada tahun 1609. Apabila dia membelokkan teleskop ke arah beberapa tompok samar-samar yang dirakam oleh Ptolemy, dia mendapati ia bukan satu bintang, tetapi kumpulan banyak bintang. Untuk Praesepe, dia mendapati lebih daripada 40 bintang. Jika sebelum itu pemerhati telah mencatatkan hanya 6-7 bintang di Pleiades, dia mendapati hampir 50 buah bintang.[11] Dalam risalahnya pada tahun 1610 Sidereus Nuncius, Galileo Galilei menulis, "galaksi tidak lain adalah jisim bintang yang tidak terhitung yang ditanam bersama dalam kelompok."[12] Dipengaruhi oleh kerja Galileo, ahli astronomi Sicily Giovanni Hodierna mungkin menjadi ahli astronomi pertama yang menggunakan teleskop untuk mencari kelompok terbuka yang belum ditemui sebelum ini.[13] Pada tahun 1654, beliau mengenal pasti objek yang kini dinamakan Messier 41, Messier 47, NGC 2362 dan NGC 2451.[14]

Ia telah disedari seawal 1767 bahawa bintang-bintang dalam kelompok adalah berkaitan secara fizikal,[15] apabila naturalis Inggeris Reverend John Michell mengira bahawa kebarangkalian walaupun hanya satu kumpulan bintang seperti Pleiades adalah hasil daripada penjajaran peluang seperti yang dilihat. dari Bumi hanya 1 dalam 496,000.[16] Antara 1774–1781, ahli astronomi Perancis Charles Messier menerbitkan katalog objek angkasa yang mempunyai rupa samar-samar seperti komet. Katalog ini termasuk 26 kelompok terbuka.[9] Pada tahun 1790-an, ahli astronomi Inggeris William Herschel memulakan kajian menyeluruh tentang objek angkasa yang samar-samar. Dia mendapati bahawa banyak ciri ini boleh dileraikan ke dalam kumpulan bintang individu. Herschel memperoleh idea bahawa bintang pada mulanya bertaburan merentasi angkasa, tetapi kemudiannya menjadi berkumpul bersama sebagai sistem bintang kerana tarikan graviti.[17] Dia membahagikan nebula kepada lapan kelas, dengan kelas VI hingga VIII digunakan untuk mengelaskan kelompok bintang.[18]

Bilangan kelompok yang diketahui terus meningkat di bawah usaha ahli astronomi. Beratus-ratus kelompok terbuka telah disenaraikan dalam Katalog Am Baru, yang pertama kali diterbitkan pada tahun 1888 oleh ahli astronomi Denmark-Ireland JLE Dreyer, dan dua Katalog Indeks tambahan, diterbitkan pada tahun 1896 dan 1905.[9] Pemerhatian teleskop mendedahkan dua jenis kelompok yang berbeza, salah satunya mengandungi beribu-ribu bintang dalam taburan sfera biasa dan ditemui di seluruh langit tetapi lebih disukai ke arah pusat Bima Sakti.[19] Jenis lain terdiri daripada populasi bintang yang umumnya lebih jarang dalam bentuk yang lebih tidak teratur. Ini biasanya ditemui di dalam atau berhampiran satah galaksi Bima Sakti.[20][21] Ahli astronomi menggelar yang awal itu sebagai kelompok globul, dan kelompok terbuka untuk yang kedua. Kerana lokasinya, kelompok terbuka kadangkala dirujuk sebagai kelompok galaksi, istilah yang diperkenalkan pada tahun 1925 oleh ahli astronomi Switzerland-Amerika Robert Julius Trumpler..[22]

Pengukuran mikrometer bagi kedudukan bintang dalam kelompok telah dibuat seawal tahun 1877 oleh ahli astronomi Jerman E. Schönfeld dan seterusnya diteruskan oleh ahli astronomi Amerika EE Barnard sebelum kematiannya pada tahun 1923. Tiada petunjuk gerakan bintang dikesan oleh usaha ini.[23] Walau bagaimanapun, pada tahun 1918 ahli astronomi Belanda-Amerika Adriaan van Maanen dapat mengukur pergerakan bintang yang betul di sebahagian daripada kelompok Pleiades dengan membandingkan plat fotografi yang diambil pada masa yang berbeza.[24] Apabila astrometri menjadi lebih tepat, bintang kelompok didapati berkongsi gerakan wajar melalui angkasa. Dengan membandingkan plat fotografi kelompok Pleiades yang diambil pada tahun 1918 dengan imej yang diambil pada tahun 1943, van Maanen dapat mengenal pasti bintang-bintang yang mempunyai gerakan yang betul serupa dengan gerakan min kelompok, dan oleh itu lebih berkemungkinan menjadi ahli.[25] Pengukuran spektroskopi mendedahkan halaju jejari sepunya, dengan itu menunjukkan bahawa kelompok terdiri daripada bintang yang diikat bersama sebagai satu kumpulan.[1]

Gambar rajah magnitud warna pertama kelompok terbuka telah diterbitkan oleh Ejnar Hertzsprung pada tahun 1911, memberikan plot untuk kelompok bintang Pleiades dan Hyades. Beliau meneruskan kerja ini pada kelompok terbuka untuk dua puluh tahun akan datang. Daripada data spektroskopi, dia dapat menentukan had atas gerakan dalaman untuk kelompok terbuka, dan boleh menganggarkan bahawa jumlah jisim objek ini tidak melebihi beberapa ratus kali jisim Matahari. Dia menunjukkan hubungan antara warna bintang dan magnitudnya, dan pada tahun 1929 menyedari bahawa kelompok Hyades dan Praesepe mempunyai populasi bintang yang berbeza daripada Pleiades. Ini kemudiannya akan ditafsirkan sebagai perbezaan umur bagi tiga kelompok.[26]