در سال 964، منجم ایرانی، عبدالرحمن الصوفی، کهکشان را به عنوان یک "ابر کوچک" در "کتاب ستارگان ثابت" خود، اولین گزارش شناخته شده از نزدیکترین همسایه ما، توصیف کرد. هنگامی که چارلز مسیه در سال 1764 آن را M31 نامگذاری کرد، به اشتباه کشف آن چیزی که در آن زمان سحابی نامیده می شد را به ستاره شناس آلمانی، سیمون ماریوس، نسبت داد که اولین رصد تلسکوپی این جسم را ارائه کرد. اولین عکس های کهکشان آندرومدا در سال 1887 توسط ایزاک رابرتز گرفته شد. در دهه 1920، کهکشان دور بخشی از مناظره بزرگ بین ستاره شناسان آمریکایی هارلو شپلی و هیبر کورتیس شد. در آن زمان، اخترشناسان فکر می کردند که راه شیری کل جهان را تشکیل می دهد، و تکه های عجیب و غریبی که به نام سحابی ها شناخته می شوند در داخل آنها قرار داشتند. کورتیس نواخترهای مختلفی را در آندرومدا مشاهده کرده بود و در عوض استدلال می کرد که این کهکشان جداگانه است. بحث تا سال 1925 به پایان نرسید، زمانی که
ادوین هابل نوع خاصی از ستاره معروف به
متغیر قیفاووس را شناسایی کرد - ستاره ای که ویژگی های آن امکان اندازه گیری دقیق فاصله را فراهم می کند - در آندرومدا
از آنجایی که شپلی قبلاً تشخیص داده بود که کهکشان راه شیری تنها 100000 سال نوری وسعت دارد، محاسبات هابل نشان داد که پچ فازی برای قرار گرفتن در کهکشان راه شیری بسیار دور است. هابل در ادامه اندازه گیری های خود از
جابجایی های داپلر کهکشان ها برای تعیین اینکه جهان در حال انبساط است استفاده کرد.
فاصله محاسبه‌شده تا آندرومدا در دهه 1940 دو برابر شد، زمانی که والتر باد اولین کسی بود که ستاره‌های منفرد را در ناحیه مرکزی کهکشان مشاهده کرد و دو نوع متفاوت از متغیرهای قیفاووسی یافت. نقشه های رادیویی آندرومدا در دهه 1950، پس از شناسایی گسیل های رادیویی توسط Hanbury Brown و Cyril Hazard در رصدخانه Jodrell Bank دنبال شد.
درک ما از اندازه کهکشان آندرومدا در سال های اخیر بزرگتر شده است. در سال 2015، مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل نشان داد که هاله‌ای از مواد اطراف کهکشان آندرومدا شش برابر بزرگتر و 1000 برابر پرجرم‌تر از آن چیزی است که قبلا اندازه‌گیری شده بود. (در آن زمان، اخترشناسان گفتند که راه شیری ممکن است یک هاله نیز داشته باشد - و شاید هاله‌های دو کهکشان در حال حاضر شروع به ادغام کرده باشند.) این نتیجه از برآوردهای تجدیدنظر شده در سال‌های 2005 و 2007 بر اساس رصد ستارگان و حرکت ستاره‌ها است. در سال 2015، دانشمندان با استفاده از بخش هایی از تصاویر تلسکوپ فضایی هابل، دقیق ترین عکس از آندرومدا را منتشر کردند. این تصویر شامل 7398 نوردهی است که در 411 نقطه از تلسکوپ گرفته شده است. این تصویر بیش از 100 میلیون ستاره در کهکشان و همچنین ساختارهای غبار و سایر ویژگی ها را نشان داد. در آن زمان، دانشمندان گفتند که این تصاویر به کاوش ساختار کهکشان های مارپیچی که حتی دورتر از زمین هستند کمک می کند و مشاهده آنها را با چنین جزئیاتی دشوارتر می کند. فعالیت‌های سیاهچاله در آندرومدا نیز مورد بررسی قرار گرفت. در اواخر سال 2017، دانشمندان به طور غیرمنتظره ای دو سیاهچاله کلان پرجرم را پیدا کردند که به دور یکدیگر می چرخیدند. در آن زمان، تیم تحقیقاتی گفت که این سیاهچاله ها احتمالاً «محکم‌ترین جفت‌شده ها» در میان سیاهچاله های پر جرم شناخته شده هستند. جستجو با استفاده از تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا ناسا، 26 سیاهچاله نمونه در کهکشان آندرومدا را در سال 2013 به دست آورد، که این بزرگترین شکاری است که تاکنون در کهکشان دیگری به جز کهکشان راه شیری ما کشف شده است. 40 سیاهچاله دیگر در سال 2016 با استفاده از تلسکوپ طیف‌سنجی هسته‌ای ناسا (NuSTAR) که در رصد پرتو ایکس تخصص دارد، ردیابی شدند. دانشمندان یک تپ اختر احتمالی - ستاره مرده ای که به سرعت می چرخد - را در سال 2017 در آندرومدا ردیابی کردند. منبع اشعه ایکس ابتدا توسط ماهواره سوئیفت ناسا به عنوان شی Swift J0042.6+4112 فهرست بندی شد و سپس با NuSTAR مشخص شد. مشاهدات جدیدتر نشان داد که طیف نور این جسم شبیه تپ اخترهای کهکشان راه شیری است.
