1795年，法国科学院计划将克作为质量基本单位，代表0℃时1立方厘米水的质量，并制作金属实物标准器。根据国际计量局（BIPM）的记载，当时的科学家们认为商业贸易过程中物体质量大多数都超过了1克，克作为质量基本单位使用起来并不方便，所以决定制造出质量是克的1000倍（千克）的实物标准器，千克原器由此而来。千克成为唯一带有词头的国际单位制基本单位。1799年，科学家们发现4℃时水的密度最为稳定，因此定义4℃时1立方分米水的质量为1千克，同时制造出相应质量的铂金实物原器A，并将其质量值记录于法国科学院的千克档案中。1875年《米制公约》的签署推动了千克原器产品的诞生。1879年英国制造了3个圆柱体砝码作为国际千克原器的备选样品（器号分别为K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ）。1880年，科学家们使用Ruprecht1号天平通过两两比较的方法，测量了K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ和A的质量差值（测量不确定度为0.01毫克），发现K_Ⅲ的质量值与千克档案中记录的质量一致，因此将其作为国际千克原器，由国际计量局保管。1889年，第1届国际计量大会（CGPM）将1千克定义为国际千克原器的质量。

质量单位的实物基准存在稳定性不高的缺陷。随着科学技术的发展，催生了国际单位制的重大变革，国际计量界决定基于定义常数重新定义7个国际基本单位。2018年11月，第26届国际计量大会通过了基于普朗克常数的千克新定义，自2019年5月20日起实行。