ในปี พ.ศ. 2503 ได้มีการประชุมร่วมกันของนักวิทยาศาสตร์ จากหลาย ๆ ประเทศเพื่อตกลงให้มีระบบการวัดปริมาณต่าง ๆ เป็นระบบมาตรฐาน ที่เรียกว่า หน่วยระหว่างชาติ (International System of Unit หรือ System - International d' Unit) และกำหนดให้ใช้อักษรย่อแทนชื่อระบบนี้ว่า "SI" หรือ หน่วย เอสไอ (SI Unit) เพื่อใช้ในการวัดทางวิทยาศาสตร์
หน่วยระบบ SI ประกอบด้วย 1.หน่วยฐาน (Base units) 2 หน่วยอนุพัทธ์ (Derived units) มีรายละเอียดดังนี้
1. หน่วยฐาน (Base Units)
เป็นหน่วยวัดที่หน่วยวัดอื่นๆ ทั้งหมดสามารถสอบกลับมาได้ มีอยู่ทั้งสิ้น 7 หน่วย ดังนี้
1) ความยาว (Length)
หน่วยวัดความยาวในระบบหน่วยเอสไอ คือ เมตร (Metre : m) มีนิยามว่า เมตร คือ ระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ในสุญญากาศ ในช่วงเวลา 1/299,792,458 วินาที
2) มวล (Mass)
หน่วยวัดมวลในระบบหน่วยเอสไอ คือ กิโลกรัม (Kilogram : kg) มีนิยามว่า กิโลกรัม คือ หน่วยของมวล ซึ่งเท่ากับมวลของกิโลกรัมต้นแบบระหว่างประเทศ เป็นทรงกระบอกทำจากโลหะผสมระหว่างแพลทินัมกับอิริเดียม ที่เก็บไว้ที่ BIPM ณ ชุมชน Sèvres ประเทศฝรั่งเศส
3) เวลา (Time)
หน่วยวัดเวลาในระบบหน่วยเอสไอ คือ วินาที (Second : s) มีนิยามว่า วินาที คือ ระยะเวลาเท่ากับ 9,192,631,770 รอบ ของการแผ่รังสีที่สมนัยกับการเปลี่ยนระดับไฮเพอร์ไฟน์สองระดับของอะตอม Caesium-133 (Cs133) ในสถานะพื้น (Ground State)
4) กระแสไฟฟ้า (Electric Current)
หน่วยวัดกระแสไฟฟ้าในระบบหน่วยเอสไอ คือ แอมแปร์ (Ampère : A) มีนิยามว่า แอมแปร์ คือ ปริมาณกระแสไฟฟ้า ซึ่งทำให้เกิดแรงขนาด 2 x 10^-7 นิวตันต่อความยาว 1 เมตร ระหว่างเส้นลวด 2 เส้นที่มีความยาวอนันต์ มีพื้นที่ภาคตัดขวางเล็กมาก จนไม่ต้องคำนึงถึง วางขนานกันด้วยระยะห่าง 1 เมตรในสุญญากาศ
5) อุณหภูมิ (Thermodynamic Temperature)
หน่วยวัดอุณหภูมิในระบบหน่วยเอสไอ คือ เคลวิน (Kelvin : K) มีนิยามว่า เคลวิน คือ หน่วยของอุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ ซึ่งเท่ากับ 1/273.16 ส่วนของอุณหภูมิอุณหพลวัตของจุดร่วมสามสถานะของน้ำ
6) ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous Intensity)
หน่วยวัดความเข้มของการส่องสว่างในระบบหน่วยวัดเอสไอ คือ แคนเดลา (Candela : cd) มีนิยามว่า แคนเดลา คือ ความเข้มของการส่องสว่างในทิศทางหนึ่ง ที่กำหนดให้ของแหล่งกำเนิดแสงเอกรงค์ ซึ่งแผ่รังสีเดียวที่ความถี่ 540 x 10^12 เฮิรตซ์ ด้วยความเข้มของการแผ่รังสีขนาด 1/683 วัตต์ต่อสตีเรเดียนในทิศทางเดียวกันนั้น
7) ปริมาณของสาร (Amount of Substance)
หน่วยวัดปริมาณสารในระบบหน่วยวัด เอสไอ คือ โมล (Mole : mol) มีนิยามว่า โมล คือ หน่วยของปริมาณสารของระบบ ที่ประกอบด้วยองค์ประกอบมูลฐาน ซึ่งมีจำนวนเท่ากับจำนวนอะตอมของ C12 มวล 0.012 กิโลกรัม
2 หน่วยอนุพัทธ์ (Derived units)
คือหน่วยที่เกิดจากการรวมกันของหน่วยฐานเอสไอโดยการคูณหรือหาร เพื่อใช้ในเรื่องการวัดและการแสดงปริมาณต่างๆ ซึ่งหน่วยอนุพัทธ์สามารถมีได้มากมายไม่จำกัด เนื่องการปริมาณต่างๆในโลกนี้ที่คนเราอยากรู้ก็ไม่สามารถจำกัดได้ เพียงแต่เลือกหน่วยพื้นฐานมาประกอบเข้าด้วยกันให้ถูกต้อง
เมื่อคำในหน่วยฐานหรือหน่วยอนุพัทธ์น้อยหรือมากเกินไป เราอาจเขียนคำนั้นให้อยู่ในรูป ตัวเลข คูณด้วย ตัวพหุคูณ ( ตัวพหุคูณ คือ เลขสิบยกกำลังบวกหรือลบ) ได้
หน่วยฐาน (base unit) เป็นปริมาณหลักของระบบเอสไอ (International System of Units หรือ SI units) และยังเป็นหน่วยการวัดพื้นฐานของหน่วยวัดอื่น ๆ ทั้งหมดทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีทั้งหมด 7 ปริมาณ ได้แก่ มวล ความยาว เวลา กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิอุณหพลวัต ความเข้มของการส่องสว่าง และปริมาณสาร โดยมีสัญลักษณ์ปริมาณ หน่วยฐาน และตัวย่อหน่วยฐาน ดังภาพ
ในสมัยก่อนหน่วยที่ใช้สำหรับวัดปริมาณต่าง ๆ มีหลายระบบ เช่น ระบบอิมพีเรียล ระบบเมตริก หรือ ระบบของไทย เป็นต้น ทำให้ไม่เป็นมาตรฐานเดียวกัน ต่อมาในปีพ.ศ. 2503 จึงมีการจัดทำหน่วยวัดรูปแบบใหม่ของระบบเมตริกขึ้นในที่ประชุม CGPM (General Conference on Weights and Measures) ซึ่งหน่วยวัดรูปแบบใหม่นี้มีชื่อว่า ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศหรือระบบเอสไอ (International System of Units หรือ SI units) นิยมใช้อย่างกว้างขวางทั่วโลก ทั้งในวงการค้าและวงการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ โดยประเทศไทยก็เป็นหนึ่งในประเทศที่ใช้ ระบบเอสไอ เช่นกัน
แม้ว่าจะมีการจัดทำหน่วยวัดที่เป็นมาตรฐานระหว่างประเทศแล้วก็ตาม แต่ทว่าแต่ละประเทศยังคงใช้ระบบหน่วยวัดเดิมร่วมด้วย ซึ่งสามารถพบเจอในชีวิตประจำวัน เช่น ในการระบุขนาดความกว้างและความยาวของสิ่งของด้วยหน่วยฟุตหรือนิ้วแทนการใช้หน่วยเมตร การชั่งมวลสิ่งของต่าง ๆ ยังพบเจอการใช้หน่วยปอนด์แทนการใช้หน่วยกิโลกรัม เป็นต้น
นิยามของหน่วยฐานมีการเปลี่ยนแปลงมาเป็นลำดับตามการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่ทำให้สามารถออกแบบและสร้างการทดลองที่แสดงพฤติกรรมที่คงที่ เหมาะสมกับการนำมาใช้นิยามหน่วยฐาน กล่าวคือ สะดวกในการใช้งาน และมีสภาพทวนซ้ำได้สูง
เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน 2561 ที่ประชุมใหญ่ของสมัชชาสหประชาชาติว่าด้วยการชั่ง ตวง วัด (The General Conference on Weights and Measures, CGPM) ครั้งที่ 26 ณ เมืองแวร์ซายส์ ประเทศฝรั่งเศส ได้มีมติให้ยกเลิกนิยามของหน่วยฐานทั้ง 7 หน่วยที่ใช้อยู่ ณ วันประชุม และกำหนดค่าเชิงตัวเลข (numerical value) ให้กับค่าคงตัวทางฟิสิกส์ (physical constant) ทั้ง 7 ตัว โดยให้มีผลบังคับตั้งแต่วันที่ 20 พฤษภาคม 2562 เป็นต้นไป
ถือเป็นการปรับเปลี่ยนปรัชญา หรือแนวคิดในการนิยามหน่วยฐานครั้งใหญ่และสำคัญยิ่ง เป็นการนำความรู้จากฟิสิกส์เชิงควอนตัมและทฤษฎีสัมพันธภาพมาประยุกต์ทั้งระบบ