Aunque hubo muchos intentos previos de un sistema de medidas estandarizado y universal, el sistema métrico decimal fue una declaración original de la República Francesa.  Los principales científicos franceses, incluyendo a Laplace, Lavoisier, Legendre y Borda, establecieron una comisión de pesos y medidas que definió el metro, el área (100 m²), el estéreo (1 m³), el litro (1 dm³) y el gramo. Su objetivo era establecer un nuevo sistema basado en la lógica y en los fenómenos naturales que sería, según el marqués de Condorcet, «para todos los pueblos de todos los tiempos». Los revolucionarios promulgaron en 1799 una estandarización, y establecieron unos patrones custodiados por la nación, un metro y un kilogramo. Los originales se depositaron en los archivos nacionales y se mandaron copias a las principales ciudades de Francia. Los Estados Unidos importaron copias de los patrones de Francia a comienzos de la década de 1800 para su uso por su Servicio Geodésico, la agencia estatal encargada de hacer los mapas. Lavoisier llegó a decir que «nada más grande ni más sublime ha salido de las manos del hombre que el sistema métrico decimal». Napoleón, que acabó rápidamente con el peculiar calendario republicano cuando llegó al poder, respetó a regañadientes el sistema métrico decimal aunque lo consideraba «atormentar al pueblo con fruslerías».

Progresivamente la gran mayoría de las naciones del planeta fueron adoptando el sistema métrico decimal. Gran Bretaña tuvo que trasponer a su legislación las directivas europeas al entrar a formar parte de la Comunidad Económica Europea en 1973 pero el uso de las nuevas unidades se dejó bastante voluntario y solo en 1995 fue obligatorio para los productos empaquetados y en 2000 para los que se vendían sueltos.  Al mismo tiempo que Gran Bretaña, fueron aceptando el sistema métrico decimal  la mayor parte de las colonias y excolonias británicas. Solo hay tres países que no lo hayan aprobado oficialmente: los Estados Unidos de América, Liberia y Myammar, la antigua Birmania. El Reino Unido usa el sistema métrico para la mayoría de los aspectos oficiales mientras que el sistema llamado «imperial» sigue siendo común en muchas actividades. En Estados Unidos, ha habido distintas propuestas incluidas algunas del Congreso para implementar el uso del sistema métrico ya que se considera que es necesario para la productividad industrial y comercial, para la enseñanza de las matemáticas y la ciencia y para la competitividad de sus productos y servicios en los mercados globales. Con respecto a Liberia y Myammar, mas que países que no usen el sistema métrico es mejor decir que son países que no han hecho una declaración oficial de adopción del sistema métrico decimal aunque es de amplio uso en ambas naciones. Entre los motivos se citan las prolongadas guerras civiles, el diferenciarse de los vecinos, el temor a los costes del cambio al nuevo sistema de unidades y la desorganización de los gobiernos y los sistemas públicos en ambos países.

La confusión entre unidades del sistema métrico y el sistema imperial ha generado problemas como aviones que tuvieron que aterrizar al quedarse sin combustible en pleno vuelo o por llevar un exceso de carga en las bodegas, un paciente que recibió una sobredosis de barbitúricos al confundir granos con gramos, y el más famoso de todos, la pérdida del Mars Climate Orbiter en 1999 cuando los ingenieros que calculaban el empuje de los cohetes para los cambios de velocidad usaron distintas unidades que los que fabricaron los motores. La sonda espacial, que había costado 125 millones de dólares, se estrelló en la superficie de Marte.