公制單位在早期有兩個重要的發展原則:

第一項是要十進位以便計算，就十進位而言，兩單位間的換算只要用十的倍數換算即可，可減少其復雜性.

第二項原則是要以一般人普遍可接受之基本單位，以邏輯演算導出其他的單位來.如長度為一般人最易接受之單位，體積單位相當于邊長的三次方，而邊長單位為長度，故體積單位是邊長的三次方.

歷史學家均承認里昂圣保羅大教堂的主教穆通是公制的創始人.穆通在1670年提出易理解的長度和重量的基本單位.以赤道所圍的地球圓周的一分弧長為基本單位，穆通又將基本單位再加以十等分，而又得更小之基本單位.另外，他又由具單位長的單擺得時間的基本單位.

一世紀之后，1790年法國奧頓主教塔列朗提出有關改革重量和測量方面知識的建議，主張根據每秒擺動一次的擺錘常定為基本單位，獲普遍支持.法國科學學會亦加入此一研究行列，并在同年10月27日和翌年3月19日提出研究報告，除建議采十進位制度外;建議采用地球表面的北極到南極距離的千萬分之一為單位長度，即為公尺，源于西臘文本為測量之意思.

法國科學學會除了未定義時間的基本單位外，質量，長度和體積均可由基單位加以導出.這些早期的研究成果幫助后人建立初步的長度標準.

1795年，法國建立了強制性的新單位，同年亦全國實施公制.繼法國后，在十九世紀半葉前，公制已被意大利,荷蘭及西班牙所使用.1880年左右，公制被17個國家列為官方制度，1867年，法國所舉辦的國際性商業展覽會更舉辦了一場有關貨幣，重量和測量系統的國際會議.這是的一次有正式會議在推廣公制的應用.

現代公制包括有以下的基本單位:

公尺(m)長度(metre)，一公尺(m)的定義為氪-86光譜的橘紅色光在真空中的165076373倍.秒(s)時間，一秒定義為銫原子擺動9192631770次所經歷的時間.質量的單位(公斤)的標準是存在巴黎國際度量衡局內的一塊鉑銥合金，這是唯一以人工制品定義的基本單位.溫度凱耳文(K)定義為水在三相點之溫度的1/273.16，溫度0K定義為絕對零度.莫耳(mole)其定義為與0.012公斤的碳原子所含之原子數目相同的基本個數數目.

CGS制

在法國正式將公制單位應用於國內各項事物之測量后，英國科學促進會的標準委員會(BAAS)強調單位制的重要性.符合科學發展的各單位，皆可由最小的基本單位推得.當時最重要的成就就屬牛頓的力學，為配合其發展，促進會建議用公分，公克和秒為基本單位，而構成了公分-公克-秒制(CGS制)，學會用公分代替公尺是因水在特溫下，一立方公分的水重為一公克.公尺的標準原型物存於巴黎.公斤亦屬于CGS制，且一公斤即為1000公克，一公尺為100公分.

CGS制的產生乃是由已知的力學定律所導出的，如速度的CGS制單位是cm/s，加速度CGS制單位則為cm/s^2，力的CGS制單位為達因(dyne)等.其他的物理單位如動量，功，功率等的CGS制單位可用類似方法導出.后來又發展出MKS制.