En los siglos y se empezaron a discutir ideas que servirían de base para posteriormente formular el sistema métrico. Simon Stevin publicó sus ideas para la notación decimal y John Wilkins publicó una propuesta sobre un sistema decimal de medidas basado en unidades naturales. El trabajo de reformar el antiguo sistema de pesos y medidas, tuvo apoyo del poder público, incluyendo a Luis XVI.

La primera implantación legal del sistema métrico se produjo en 1799, durante la Revolución Francesa, cuando los diversos sistemas de medidas de ese entonces habían llegado a tener tan mala fama que surgió la necesidad de sustituirlos y homologarlos, eligiendo así, un sistema decimal basado en el kilogramo y el metro. El sistema métrico había sido creado, en palabras del filósofo y matemático Condorcet, «para todas las personas de todos los tiempos». En la era de la razón, las unidades básicas se tomaron del mundo natural: la unidad de longitud, el metro, se basó en las dimensiones de la TierraEstrada, H. Ruiz, J. Triana, J. El origen del metro y la confianza en la matemática , 2011, ISSN 0120-6788, págs. 89-101. y la unidad de peso, el kilogramo, se basó en el peso del agua contenida en un volumen de un litro o una milésima parte de un metro cúbico. Los duplicados de referencia para ambas unidades se fabricaron en platino y se pusieron bajo la custodia de la Academia de Ciencias de Francia. En 1812, debido a la impopularidad del nuevo sistema métrico, Francia retomó el sistema de medición anterior y volvió a utilizar para el uso común las unidades de dicho sistema, aunque modificadas para relacionarlas con el sistema métrico.

En 1837 el sistema métrico fue reimplantado en Francia. También durante esta primera mitad del fue adoptado por la comunidad científica. A mediados de siglo, James Clerk Maxwell propuso el concepto de un sistema coherente donde se define un pequeño número de unidades de medida consideradas como unidades básicas, y las demás unidades de medida, llamadas unidades derivadas, se definen en función de las unidades básicas. Maxwell propuso tres unidades básicas: longitud, peso y tiempo. Este concepto funcionó bien con la mecánica, pero al intentar describir las fuerzas electromagnéticas en función de estas unidades se hallaron dificultades. A finales del , estaban en uso cuatro variantes principales del sistema métrico para la medición de los fenómenos electromagnéticos: tres basadas en el centímetro-gramo-segundo (sistema CGS), y uno en el metro-kilogramo-segundo (sistema MKS). Este callejón sin salida fue resuelto por Giovanni Giorgi, quien, en 1901 demostró que en un sistema coherente tenía que haber unidades electromagnéticas y que había que incorporar una unidad electromagnética como cuarta unidad básica.

Hasta 1875, el gobierno francés guardaba los patrones del metro y del kilogramo, pero en ese año se firmó la Convención del Metro y el control de las normas relativas al peso y a la longitud pasó a tres organizaciones intergubernamentales, la principal de las cuales era la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM). Durante la primera mitad del , la CGPM, en colaboración con una serie de otras organizaciones, se encargó de definir las medidas temporales, eléctricas, térmicas, moleculares y de iluminación, mientras que otras organizaciones internacionales continuaron con la tarea de definir cómo se utilizaban estas unidades de medida.

En 1960, la CGPM puso en marcha el Sistema Internacional de Unidades (en francés Système International d'unités o SI) que tenía seis "unidades básicas": el metro, el kilogramo, el segundo, el amperio, el kelvin y la candela; así como 22 unidades adicionales derivadas de las unidades básicas. El mol se añadió como la séptima unidad básica en 1971. Durante este período, el metro se redefinió en términos de la longitud de onda de las ondas de una fuente de luz en particular, y el segundo se definió en términos de la frecuencia de la radiación procedente de otra fuente de luz. Desde finales del , la CGPM se ha comprometido a redefinir el amperio, el kilogramo, el mol y el kelvin en función de las constantes fundamentales de la física.

Desarrollo de los principios subyacentes La primera aplicación práctica del sistema métrico fue el sistema implantado por los revolucionarios franceses a finales del . Sus principales características fueron las siguientes: La magnitud de sus unidades se deriva de la naturaleza. Su organización fue decimal. Las unidades que tienen diferentes dimensiones están relacionadas entre sí de una manera racional. Se usan prefijos para denotar múltiplos y submúltiplos de las unidades.

Estas características ya habían sido exploradas y expuestas por varios estudiosos en los dos siglos anteriores a la implantación del Sistema Métrico Francés.

Se atribuye a Simon Stevin la primera propuesta para introducir un sistema decimal de uso universal en Europa. Sin embargo, tratadistas del tales como Bigourdan (Francia, 1901) y McGreevy (Reino Unido, 1995) proponen al clérigo francés Gabriel Mouton (1670) como creador de la idea de un sistema métrico. En 2007, se reeditó una propuesta del clérigo inglés John Wilkins de 1668, para un sistema decimal coherente de medición. Desde entonces, otros tratadistas también se han centrado en las propuestas de Wilkins: Tavernor, (2007) dio tanto a Wilkins como a Mouton igual importancia, mientras que Quinn (2012) no hace mención de Mouton, pero afirma que "Wilkins propuso esencialmente lo que se convirtió en el sistema métrico decimal francés".

El trabajo de Simon Stevin 200px|thumb|John Wilkins propuso un sistema de unidades en las que la longitud, masa, volumen y área están relacionados entre sí Durante la época medieval temprana, en Europa, los numerales romanos se utilizaban para representar números. Los árabes representaban números de acuerdo con el sistema de numeración hindú, que era una notación posicional que utilizaba diez símbolos. Alrededor del año 1202, Fibonacci publicó su libro Liber Abaci (Libro de Cálculo), que introdujo el concepto de notación posicional en Europa. Estos símbolos evolucionaron a los números "0", "1", "2", etc.

En ese momento había una disputa con respecto a la diferencia entre los números racionales y los números irracionales y no había acuerdo en la forma en la que debían representarse las fracciones decimales. En 1586, Simon Stevin publicó un pequeño folleto titulado De Thiende ("décimo") que los historiadores toman como origen de la notación moderna de las fracciones decimales. Stevin consideró que esta innovación era tan importante que declaró que la introducción universal de un sistema decimal en la moneda, medidas y pesos, sería simplemente una cuestión de tiempo.

El trabajo de John Wilkins A mediados del se le pidió a John Wilkins, primer secretario de la Royal Society de Inglaterra, que ideara una "norma universal de medida". En 1668 trató de codificar todo el conocimiento en su libro de 621 páginas: Ensayo Hacia un Verdadero Carácter y un Lenguaje Filosófico (An Essay towards a Real Character and a Philosophical Language). Cuatro páginas de la segunda parte del Capítulo VII se dedican a las medidas físicas. Aquí Wilkins también propuso un sistema decimal de unidades de medida sobre la base de lo que él llamó una "medida universal", que fuera derivado de la naturaleza para su uso entre "eruditos" de varias naciones. Transcription of relevant pages (126 kB) – the associated PDF file is over 25 MB in length

Wilkins consideró el meridiano terrestre, la presión atmosférica, y, a raíz de una sugerencia de Christopher Wren y demostraciones de Christiaan Huygens, el péndulo como posibles fuentes naturales para su medida universal. Descartó como candidata la presión atmosférica, descrita por Torricelli en 1643, por ser variable en el tiempo (la relación entre la presión atmosférica y el clima no se entendía en ese momento) y descartó un meridiano por ser demasiado difícil de medir; dejando el péndulo como su opción preferida. Propuso que la longitud de un "péndulo de segundo" (aproximadamente 993 mm, muy cercana a la yarda inglesa) a la que llamó la "norma" debía ser la base de la longitud. Además, propuso que la "capacidad de medida" (unidad base del volumen) debería definirse como una unidad cúbica y que la "medida de peso" (unidad base del peso [masa]) debería ser el peso de una unidad cúbica de agua de lluvia. Todos los múltiplos y submúltiplos de cada una de estas medidas estarían relacionados con la medida de base en forma decimal. En resumen, Wilkins "propuso esencialmente lo que se convirtió en (...) el sistema métrico decimal francés".

El trabajo de Gabriel Mouton En 1671, el astrónomo francés Gabriel Mouton, publicó el libro Observationes diametrorum solis et lunae apparentium en el que propuso un sistema decimal de medida de longitud para uso de los científicos en la comunicación internacional, basado en las dimensiones de la Tierra. El millar se define como un minuto de arco a lo largo de un meridiano y se divide en 10 centuria, el centuria en 10 decuria y así sucesivamente, siendo las unidades sucesivas la virga, virgula, décima, centésima, y milésima. Gabriel Mouton utiliza la estimación de Giovanni Battista Riccioli de que un grado de arco tenía una medida de 321,185 pies de Bolonia, y mostró en sus propios experimentos que un péndulo de una vírgula de longitud, oscilaría 3959,2 veces en media hora. La teoría del péndulo actual muestra que un péndulo habría tenido una longitud equivalente de 205,6 mm (luego la virga tenía una longitud cercana a la de la toesa de Paría). Utilizando el conocimiento actual del tamaño de la tierra, la vírgula habría sido de aproximadamente 185,2 mm.

Desarrollo en el

La comunicación de la información metrológica era uno de los problemas al que se enfrentaban los científicos de mediados del ; muchos discutían la posibilidad de la comunicación científica mediante una denominada "medida universal" que no estuviera ligada a un sistema nacional particular de medida. Las ideas de Mouton atrajeron el interés en ese momento; tanto Picard en su obra Mesure de la Terre (1671) y Huygens en su trabajo Horologium Oscillatorium sive de motu pendulorum (1673) proponen una unidad de longitud normalizada, vinculada a la frecuencia de la oscilación de un péndulo.

En 1675 el científico italiano Tito Livio Burattini renombra la medida universal de Wilkins como metro (en griego, medida) y toma por definición exacta la del péndulo de segundo (y no la de 38 pulgadas de Prusia del péndulo de Wilkins), llegando a una longitud de 993,9 mm.Tito Livio Burattini, Misura Universale , 1675

El interés que demostró la Academia de las Ciencias francesa (Académie Royale des Sciences) en los experimentos del péndulo se dio a conocer de manera efectiva por Picard en su obra Mesure de la Terre. La longitud de un "péndulo de segundo" se midió en un cierto número de lugares fuera de Francia: en 1671 en Uraniborg, una isla a 26 km al norte de Copenhague y en 1672 Jean Richer mide uno en Cayena, en la Guayana francesa, 5° al norte del ecuador. No hubo una diferencia perceptible entre el péndulo de Uraniborg y el de París, pero había una diferencia de 2,81 mm entre las longitudes del péndulo de Cayena y de París. La colaboración con la Real Sociedad Inglesa no mostró ninguna diferencia discernible entre los péndulos medidos en Londres y París, pero las mediciones tomadas en Gorée, en Senegal, África Occidental, estaban más en línea con las tomadas en Cayena. Mientras tanto, en Inglaterra, Locke, en su obra An Essay Concerning Human Understanding (1689), hace referencia al "pie de filósofo" el cual definió como un tercio de un "péndulo de segundo" a 45° de latitud.