Впервые о мензуральной нотации заявил музыкант и исследователь Франко Кельнский, который жил ещё в 13 веке. Он смог зафиксировать тот факт, что постепенно музыка отказывается от модальных формул в пользу более сложных и ритмичных структур. До 14 века включительно эта тенденция находилась преимущественно в рамках трехдольной мензуры, называемой также перфектной или тернарной.
Позже во Франции появилась и непосредственно мензуральная нотация. Много труда для развития этого понятия вложил Филипп де Витри. Он узаконил бинарное (двухдольное, имперфектное) деление нот, а также минимы и семиминимы – более мелкие длительности.Также он ввел новое обозначение комбинаций мензур пролации и темпуса, которые позже переродились в современный такт.
Иоанн де Мурис впервые сформулировал математический подход к музыкальной нотации. Он изложил его в своем трактате «Познание музыкального искусства», который был выпущен в 1321 году. Примерно в середине 14 века появился первый учебник по мензуральной нотации. Он назывался «Книжечка о мензуральном пении», а его автором также считается Иоанн де Мурис. В то же самое время в Италии мензуральная нотация тоже изучалась довольно серьезно. Её основателем считается Маркетто Падуанский, позже в 15 веке ею занимался Просдочимо де Бельдомане, который написал немало трудов на эту тему. Однако, итальянская мензуральная нотация несколько отличалась от французской. Бинарное деление в ней бралось за основу, базовая мензура темпуса была размельчена на восемь подразделений (градуированных разрядов). Также в ней систематически использовалась точка деления.
НА рубеже 14-15 века нотация значительно изменилась, появились причудливые графические формы, так называемые черты маньеризма. Сложнее стала и ритмика, стала распространена полиметрия, сочетающая в себе бинарную и тернарную мензуры одновременно. Помимо ритмических ухищрений активно стали использоваться и нотационные новшества, носящие локальный характер. К концу 15 века различия между двумя существующими нотациями стали минимальными. Появилась черная и белая мензуральные нотации.
В начале 15 века стала развиваться техника мензуральных пропорций. Для ее обозначения использовались числовые целые и дробные значения. А в начале 17 века мензуральная нотация окончательно превратилась в классическую партитурную нотацию.