Le Bureau des longitudes a été fondé par une loi de la Convention Nationale (assemblée nationale française) du 25 juin 1795 (7 messidor an III du calendrier républicain). Les principaux buts étaient de résoudre les problèmes astronomiques liés à la détermination de la longitude en mer, stratégique à l'époque (son nom vient de cette activité), de calculer et publier les éphémérides (la Connaissance des Temps) et un annuaire "propre à régler ceux de la République", d'organiser des expéditions scientifiques dans les domaines géophysiques et astronomiques et d'être un comité consultatif pour certains problèmes scientifiques. L'Observatoire de Paris était sous sa direction jusqu'en 1854.
Depuis sa fondation, la structure et les activités du Bureau des longitudes ont considérablement changé. La structure initiale était un comité de dix scientifiques : Lagrange, Laplace, Méchain, Lalande, Cassini, Delambre, Borda, Bougainville, Buache et Caroché. Cinq autres membres furent adjoints pour les calculs. En 1802 le Service des Calculs fut fondé et fut chargé du calcul des éphémérides.
La structure de ce service a été remaniée plusieurs fois et en 1961, A. Danjon et J. Kovalevsky créèrent un laboratoire de recherche moderne, remplaçant l'ancien service des calculs, lequel devint le Service des Calculs et de Mécanique Céleste du Bureau des longitudes. Outre ses missions de calcul des éphémérides, une intense activité de recherche se développa dans les domaines de la dynamique et de la mécanique céleste. En 1979 il fut associé au Centre National de la Recherche Scientifique. En 1998, il devient l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE) au sein de l'Observatoire de Paris.
Le bicentenaire du Bureau des longitudes a été célébré à Paris le 3 juillet 1995. (symposium 172).
Depuis 1998, deux entités concourent à l'élaboration des éphémérides nationales : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE) et le Bureau Des Longitudes.