No início, uma partida era controlada por dois juízes (umpires). Com a evolução do esporte, em 1881, a Associação de Futebol inglesa anunciou a nomeação de um árbitro (referee), que ficava fora do campo e era chamado para decidir em casos de disputa entre os juízes. Ele também deveria fazer o registro do jogo, marcar o tempo e chamar a atenção no caso de comportamento "pouco cortês".

Os chamados "umpires" foram abolidos em 1891. O árbitro foi movido para dentro do campo e ganhou poderes para tomar decisões sem esperar que fosse solicitado. Ele também ganhou dois auxiliares. Segundo o historiador do futebol Tony Matthews, dizia-se que, para entrar em campo, o árbitro precisava levar seis coisas: dois relógios, um bloco de anotações, um lápis, um apito e, naturalmente, a bola.

O apito, um dos utensílios mais marcantes do árbitro, já existia antes do futebol. Ele foi "copiado" dos policiais. Em 1878, um apito de latão sem bolinha foi usado em uma partida do Nottingham Forrest Football Club. Ele foi fabricado pelo ferramenteiro Joseph Hudson, que tinha uma paixão por apitos, segundo o departamento alemão de patentes (DPMA) .

Hudson também desenvolveu o apito com uma bolinha em sua cavidade, para produzir um som muito mais alto e vibrante. Pouco tempo depois, ele passou a ser usado no futebol. Com o tempo, os apitos passaram a ser feitos de plástico, com duas câmaras e sem bolinha, evitando assim a obstrução no caso de um sopro forte. Hoje, a maioria dos juízes usa esse tipo de apito oficial, denominado "Tornado".

Os cartões de advertência amarelo e vermelho foram usados pela primeira vez na Copa do México, em 1970, depois que na Copa anterior houve tumulto no jogo entre Argentina e Inglaterra, quando um jogador argentino não entendeu, supostamente, a expulsão proferida oralmente pelo árbitro alemão Rudolf Kreitlein. Na confusão que se seguiu, as instruções do juiz foram completamente ignoradas.

Ken Aston, juiz inglês da partida entre Chile e Itália na Copa de 1962, conhecida como "Batalha de Santiago", observou que a confusão no jogo arbitrado por Kreitlein advinha do fato de que nenhum jogador estava ciente da advertência recebida. Aston era assessor da Fifa para questões de arbitragem. No caminho para casa, um semáforo lhe deu a ideia e assim nasciam os cartões amarelo e vermelho.

Segundo o DPMA, na literatura de patentes não existe menção especial sobre "medidas emprestadas de outras áreas da tecnologia", como é o caso dos cartões de advertência. O certo é que, hoje, eles são feitos de materiais plásticos à prova de intempéries, sendo revestidos de tintas brilhantes ou material refletor, que permite a boa visualização sob a iluminação artificial dos grandes estádios.

Ao contrário de outras modalidades esportivas, para marcar o tempo no futebol, o relógio do árbitro é suficiente, diz o DPMA. Mas, no mundo das patentes, há ideias que permitem um cálculo mais exato do tempo: uma patente alemã de 1976 e outra americana, de 1999, preveem, respectivamente, as marcações do tempo de jogo e da prorrogação, acoplando-as com o sinal de apito.

O bloco de anotações é outra ferramenta do árbitro que se desenvolveu independentemente dos estádios. Patentes recentes sugerem um bloco de anotações como um pequeno computador. Além disso, uma patente alemã de 1999 descreve um cartão de advertência eletrônico capaz de processar dados inseridos pelo árbitro, como a quantidade de vezes, por exemplo, que um jogador recebeu um cartão amarelo.

O experiente árbitro alemão Rudolf Kreitlein sabia que dificuldades de contato visual entre o juiz e o bandeirinha poderiam levar a decisões erradas. Em 1981, ele deu entrada na patente do chamado "rádio comando", ou seja, a bandeira eletrônica, com a qual o árbitro auxiliar aciona um dispositivo de alerta para o árbitro. A princípio, no entanto, a Fifa rejeitou a invenção de Kreitlein.

Tal sistema seria caro demais para tornar-se regra em todo o mundo, disse a Fifa, que somente 14 anos depois aprovou a comunicação por rádio entre o árbitro e o auxiliar. Em uma Copa, isso foi usado pela primeira vez na Alemanha, em 2006. Segundo o DPMA, a Fifa preferiu um sistema suíço mais moderno, mas Kreitlein realizou um trabalho pioneiro para melhorar a comunicação no campo de futebol.

Passados 30 anos de seu patenteamento, a bandeira eletrônica encontrou finalmente espaço no futebol profissional. Assim, é possível imaginar que algumas patentes ainda vão permanecer um bom tempo na gaveta até serem realizadas. Esse foi o caso da Tecnologia da Linha do Gol. Com câmeras espalhadas pelo estádio e bola dotada de sensor, ela será usada pela primeira vez na Copa do Brasil em 2014.