計量的發(fā)展，大體上可分為三個階段。

1．古典階段
古典階段是以權(quán)力和經(jīng)驗為主的初級階段，沒有或者沒有充分的科學依據(jù)。作為高依據(jù)的計量基準，多用人體的某一部分、動物的絲毛或某種能力、植物果實、樂器以及物品等。
例如，我國古代的“布手知尺”、“掬手為升”、“十發(fā)為程”、“十程為分”；英國的“碼”，是英王亨利一世將其手臂向前平伸，從其鼻尖到指尖的距離；英尺是查理曼大帝的腳長；英畝是二牛同扼一日翻耕土地之面積，等等。 

2．經(jīng)典階段
從世界范圍看，1875年“米制公約”的簽定，可認為是經(jīng)典階段的開始。隨著科學技術(shù)的進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)展，計量基準已開始擺脫利用人體、自然物體等的原始狀態(tài)，進入了以科學為基礎(chǔ)的發(fā)展階段。由于科技水平的限制，這個時期的計量基準都是在經(jīng)典理論指導下的宏觀器具或現(xiàn)象。例如，根據(jù)地球子午線長度的1/4的1/10 000 000，用鉑銥合金制造的長度基準米原器；根據(jù)1立方分米的水在其密度大時的溫度下的質(zhì)量，用鉑銥合金制造的質(zhì)量單位基準千克原器；根據(jù)兩通電導線之間產(chǎn)生的作用力而定義的電流單位安培；根據(jù)地球圍繞太陽的轉(zhuǎn)動周期而確定的時間單位秒；等等。
這類宏觀實物基準，隨著時間的推移，由于物理的、化學的以及使用中的磨損等原因，難免發(fā)生微小的變化。另外，由于原理和技術(shù)的限制，該類基準的準確度亦難以大幅度提高，以致不能滿足日益發(fā)展的社會需要。于是便提出了建立更穩(wěn)定、更精確的新型計量基準的課題。

3．現(xiàn)代階段
現(xiàn)代階段的基本標志是由經(jīng)典理論為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)為量子理論為基礎(chǔ)，由宏觀實物基準轉(zhuǎn)為微觀量子基準。
建立在量子理論基礎(chǔ)上的微觀自然基準，或稱量子基準，比宏觀實物基準*的多，更精確、更穩(wěn)定可靠。因為，根據(jù)量子理論，微觀世界的量，只能是躍進式的改變，而不可能發(fā)生任意的微小變化；同時，同一類物質(zhì)的原子和分子都是嚴格一致的，不隨時間和地點而改變。這就是微觀世界的所謂穩(wěn)定性和齊一性。量子基準就是利用了微觀世界所固有的這種穩(wěn)定性和齊一性而建立的。
迄今為止，上已正式確立的量子基準有長度單位米基準、時間單位秒基準、電壓單位伏特基準和電阻單位歐姆基準。