指南車發明的時間存在多種說法。

傳說黃帝在與蚩尤大戰時，為沖出大霧發明了指南車。

《宋書》記載周公旦是指南車的發明者，周公為方便越裳氏使者辨認南北制造了指南車。

東漢張衡重新制造過指南車，東漢末年又失傳。

三國魏明帝青龍年間，馬鈞再次制造，西晉末年再次亡失。

后趙石虎命人重造，東晉劉裕北伐后秦收復長安得此車并修復，后秦所制不夠精確。

劉宋順帝升明年末，祖沖之對其改造得十分精巧。

從現有資料來看，指南車發明的時間最早可追溯到公元前 1030 年左右，但確切的發明時間難以定論。

李約瑟博士認為公元 3 世紀中葉，著名工程師馬鈞發明并制造了指南車。

英國倫敦科學博物館收藏的復制模型顯示，指南車體積較大。其不用磁羅盤，而是靠類似于現代汽車差動齒輪的裝置自動控制方向。這種裝置能讓同一根軸上的兩個輪子按不同轉速前進，從而實現自動校正偏差，指南車早于西方文明至少 1600 年，也許是 3000 年，是人類歷史上第一臺自行校正偏差的自控機。