Перший опис об'єкта, заснований на спостереженнях за допомогою телескопа, було зроблено німецьким астрономом Симоном Маріусом 1612 року. Під час укладання свого відомого каталогу Шарль Мессьє позначив об'єкт як «M31» і приписав відкриття Маріусу. 1785 року Вільям Гершель відзначив слабку червону цятку в центрі M31. Він вважав, що галактика являє собою найближчу з усіх туманностей, і обчислив відстань до неї як 2000 відстаней між Сонцем і Сіріусом.

1864 року Вільям Гаґґінс, спостерігаючи спектр М31, виявив, що той відрізняється від спектрів газопилових туманностей. Дані вказували на те, що М31 складалася з окремих зірок. Виходячи з цього, Вільям Гаґґінс припустив зоряну природу об'єкта, що в подальшому підтвердилося.

1885 року в галактиці спалахнула наднова SN 1885A, в астрономічній літературі відома як S Андромеди. За всю історію спостережень М31 це поки що єдина подібна подія.

Перші фотографії галактики було отримано валлійським астрономом Ісааком Робертсом 1887 року. Використовуючи власну невелику обсерваторію в Сассексі, він сфотографував М31 і вперше відзначив спіральну структуру об'єкта.

Зіткнення галактик Чумацький Шлях і Туманність Андромеди — передбачуване зіткнення двох найбільших галактик Місцевої групи: Чумацького Шляху і галактики Андромеди (M31), яке трапиться приблизно через чотири мільярди років.

Галактики знаходяться на відстані 2,5 млн світлових років одна від одної, але швидко скорочують дистанцію під впливом взаємного притягування. Зближення відбувається із швидкістю 111 км/с. Комп'ютерне моделювання показало, що злиття галактик почнеться приблизно через 4 мільярди років і триватиме ще 2 мільярди років, внаслідок чого утвориться нова еліптична галактика. Сонячна система за прогнозами зруйнована не буде, хоча і опиниться ще далі від нового галактичного центру, ніж зараз.