早期示波器只顯示電壓隨時間的變化，作定性的觀察。隨后，改進的示波器具備定量的功能，測量幅度和時間，以及它們的變化情況。同時，為了記錄和比較偶發事件，要借助照相機和示波管的長余輝效應。
模擬示波器的頻率特性由垂直放大器和陰極示波管來決定。八十年代示波器引入數字處理和微處理器，出現數字示波器，現在把模擬示波器稱為模擬實時示波器（ART），數字示波器稱為數字存儲示波器（DSO）。
ART需要與帶寬相適應的放大器和陰極射線示波管，隨著頻率的提高，對陰極射線示波管的工藝要求嚴格，成本增加，存并瓶頸。DSO只要與帶寬相適應的高速A/D轉換器，其它存儲器和D/A轉換器以及顯示器都是較低速成的部件，顯示器可用LCD平面陣列和彩色屏幕。
DSO采用微處理器作控制和數據處理，使DSO具有超前觸發、組合觸發、毛刺捕捉、波形處理、硬拷貝輸出、軟盤記錄、長時間波形存儲等ART所不具備的功能，目前DSO的帶寬也超過1GHz，在許多方面都超過ART的性能。
DSO也有不足之處，帶寬取決于取樣率，比較通用的取樣率等于帶寬的4倍。復現的波形靠內插算法補齊，波形會有失真；A/D轉換速度快，但D/A轉換速度慢，故波形更新率低，偶發信號會被遺漏；垂直分辨率一般用8位，顯然較低；面板旋鈕多，菜單復雜，使用不方便；沒有亮度調制，觀察不到三維圖形；波形存儲容量不夠，無法對波形進行處理等等。
目前DSO的不足之處已基本被克服，但是并非全部良好性能都體現在同一部示波器內，亦即每部DSO都會有一定特點，也有某些不足，在選擇型號時應該留意對比。有些型號的DSO具有與ART一樣的波形更新率，有些型號的DSO卻沒有，有一種DSO具有ART的熒光屏三維圖形顯示能力，而大部分DSO不具備這種性能。大部分DSO實時帶寬與單次帶寬相同，但也有只保證實時帶寬的DSO。
前述DSO都包含A/D轉換器和微處理器。這樣一來，在PC機增加插卡亦可構成DSO，但一般取樣率較低，功能較少，價格也便宜。還有采用VXI總線的DSO模塊，以及機架式的DSO插件。
DSO的存儲器是示波器部件中僅次于A/D轉換器的元件，它保存被測信號的樣品，供后續的D/A轉換器把波形復原，現在存儲容量可達到1M以上。
普通DSO有8位垂直分辨率，即每次掃描有256個樣品，需要256點的存儲，相當256字節。如果提高分辨率，將水平軸擴大10倍，則相當20K 字節；垂直軸亦擴大10倍，相當40K字節。由此可見，DSOzui少應有2K字節，中等的DSO應有40K 字節以上。如果要記錄10倍上述的波形，則起碼要400K 字節以上。因此，存儲容量大小很重要。
反過來，存儲容量也影響到掃描速度，例如每掃跡只有50K點的存儲器，記錄100μs數據，則取樣間距是2ns,此時取樣率相當500MS/s，以取樣率等于4倍帶寬計算,實時帶寬等于125MHz。顯然,如果需要提高取樣率至1000MS/s,則記錄100μs的數據,需要100K點的存儲器.
為了存儲一幅完整的圖形,設圖素是1024×512=0.5M位,四幅圖形,要有2M位存儲量.在FFT分析中也需要額外的存儲量,將新的波形的分量與參考的波形或存儲的波形作對比.為便于波形存儲,有些DSO還提供軟盤或硬盤作數據記錄之用.