计量的发展具有悠久的历史，大体上可以分为原始、经典和现代3个阶段。

原始阶段以经验和权力为主，大多利用人、动物或自然物作为计量基准。例如，中国古代的布手知尺、掬手为升、十发为程、黄钟律管等；相传在大禹治水时，就使用了“准绳”和“规”、“矩”等计量器具；公元前221年，秦始皇统一中国后即颁布诏书，建立了全国统一的度量衡制度，其中度制和量制的大部分采用了十进制，并实行定期检定计量器具的法制管理(见中国古代度量衡史)。古埃及的尺度是以人的胳膊到指尖的距离为依据的，称之为“腕尺”(约46厘米)。英国的码是亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离(lyd=0.9144m)；英尺是查理曼大帝的脚长(1ft=0.3038m)；英寸是英王埃德加的手拇指关节的长度(1in=25.4mm)；而英亩则是两牛同轭，一日翻耕土地的面积(1英亩=4.05×10³平方）。

经典阶段一个以宏观现象与人工实物为科学基础的阶段。标志是1875年签订的《米制公约》。包括根据地球子午线1/4长度的一千万分之一建立了铂铱合金制的米原器；根据1m³水在规定温度下的质量建立了铂铱合金制的千克原器；根据地球绕太阳公转周期确定了时间(历书时)单位秒等。它们形成一种基于所谓自然不变的米制，并成为国际单位制的基础。但是这类宏观实物基准随着时间的推移或地点的变动，其量值不可避免地受物理或化学性能缓慢变化的影响而发生漂移，从而影响了复现、保存，并限制了准确度的提高。实际上，英国物理学家、数学家J.C.麦克斯韦在1870年曾指出，长度、质量和时间的单位应当建立在原子波长、频率和原子质量中，而不是在运动着的星体或物体上。

现代阶段以量子理论为基础，由宏观实物基准过渡到微观量子基准。国际上已正式确立的量子基准有长度单位米基准、时间单位秒基准、电压单位伏特基准和电阻单位欧姆基准。从经典理论来看，物质世界在做连续、渐进的宏观运动；而在微观量子体系中，事物的发展是不连续的、跳跃的，也是量子化的。由于原子的能级非常稳定，跃迁时辐射信号的周期自然也非常稳定，因此跃迁所对应的量值是固定不变的。这类微观量子基准，包括1960年用氪86原子的特定能级跃迁所定义的米、1967年用铯133原子特定能级跃迁所定义的秒等，提高了S1基本单位实现的准确性、稳定性和可靠性。但是，它们仍与某种原子的特定量子跃迁过程有关，因而尚不具备普适性。显然，最好的方案莫过于用基本物理常量(普适常量)来定义计量单位。例如，1983年将米定义为光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所行进的长度，即认为真空中光速作为一个定义值恒为299792458米/秒(约30万公里/秒)；而长度事实上变成了时间(频率)的导出量。这种定义通过不变的光速给出了空间和时间的联系，使得新定义的米只依赖于目前测量不确定度最小(10-15量级)的频率，从而具有准确性、稳定性、可靠性和普适性。

从计量发展的另一角度看，由于计量是在古代各国独立地产生，并作为民族文化和社会制度的一部分而继承和发展的，因而直到19世纪，各国使用的计量单位及其进位制度计量器具和管理措施等彼此差异甚大。相应地，计量学长期停留在记述各种计量单位及其换算关系的阶段上；计量管理工作则停留在各国、各地区各自为政的状态。随着工业和国际贸易、特别是物理学等实验科学的迅速发展，需要测量的量已从传统的度量衡剧增至上百个。18-19世纪，欧美的科学家们开始创建一种以科学实验为基础、可在国际上通用的计量单位制。1875年《米制公约》的签订，标志着各国计量制度开始趋向统一；1955年签订《国际法制计量组织公约》和1960年第11届国际计量大会(CGPM)通过国际单位制，则标志着各国计量制度基本统一和计量学的基本成熟。计量的发展趋势，主要沿着两个方向:①利用最新科技成果不断完善国际单位制及其实验基础，使单位的定义及其基准、标准建立在基本物理常量稳固基础上；②推动全球计量体系的形成，逐步实现国际间测量与校准结果的相互承认，以适应贸易和经济全球化进展的需要。