Le origini di questa magistratura risalgono al sec. XIII, allorché i pontefici affidarono ad alcuni relatori l'incarico di esaminare suppliche e ricorsi e di riferire in merito suggerendo anche le decisioni necessarie. Questi funzionari furono col tempo denominati referendari e durante il pontificato di Martino V costituirono un particolare ufficio chiamato segnatura, dalla " signatura " o firma che apponevano alle decisioni pontificie.
La magistratura, sotto il pontificato di Giulio II, era già suddivisa in segnatura di grazia, dipendente direttamente dal pontefice, e segnatura di giustizia dipendente da un cardinale prefetto. La segnatura di grazia che, proprio per la sua particolare fisionomia, decideva le cause più che a norma di diritto secondo il principio ex bono et aequo, era composta dal pontefice (con voto decisivo), dal cardinale prefetto, e da tre o quattro prelati scelti dall'uditore del papa tra i ponenti della segnatura di giustizia. Giudicava le seguenti cause: quelle che non erano di competenza della segnatura di giustizia; i giudicati in forma di segnatura dei legati nelle province; quelle da sottrarre al giudizio di qual che congregazione per affidarle invece al tribunale dell'auditor Camerae o ad altri tribunali; quelle relative a chirografi pontifici; quelle per le quali sentenze o decreti di congregazione non ne prevedevano l'appello; quelle giurisdizionali fra tribunali soggetti alla segnatura di giustizia; quelle criminali in cui si chiedeva l'appello da qualche sentenza o in cui vi fosse incertezza fra giudice civile e criminale; ed infine in tutte quelle cause in cui piacesse al pontefice di giudicare o di rimetterle ai giudici ordinari. La segnatura di grazia fu riformata da Sisto V nel 1588 e da Benedetto XIV con la costituzione Romanae curiae del 21 dic. 1744; raggiunse il massimo della sua importanza sotto il pontificato di Clemente IX; ma proprio nella seconda metà del sec. XVII cominciò a declinare e finì per riunirsi soltanto una o due volte l'anno. Con rescritto 17 ott. 1826 Leone XII tentò di restituirle autorità e prestigio. Rimase in vigore fino al 1847 e continuò a sussistere di diritto fino al 1899. Fu definitivamente soppressa nel 1908.
La segnatura di giustizia, a differenza di quella di grazia, era un vero e proprio tribunale.
La sua giurisdizione si divideva in due turni; nel primo turno il tribunale decideva i ricorsi per ottenere la cassazione o la revisione delle sentenze dei giudici ordinari; nel secondo turno la pertinenza di una causa ad un giudice piuttosto che ad un altro.
I tribunali soggetti alla sua giurisdizione erano: i tribunali nelle province; i tribunali romani dell'auditor Camerae, del governatore, del vicario e, dal 1824, anche quello del senatore. Gli altri tribunali romani o avevano la " segnatura in ventre " o erano soggetti alla segnatura di grazia. La segnatura di giustizia era composta dal cardinale prefetto, dall'uditore di segnatura, dall'uditore del prefetto, dai votanti, dai referendari e dal decano. Il tribunale fu abolito nel 1809 con ordine della consulta straordinaria per gli Stati romani e fu ripristinato con editto del 14 mag. 1814. Rimase in funzione fino al 1870 eccetto una breve parentesi (9 febbraio-22 novembre 1849) durante la repubblica romana, vedi Tribunale della segnatura .