主要内容：听取国际计量委员会的工作报告；讨论和审查国际单位制推广和改进的工作安排；批准国际范围内新的根本性的计量决定和各类科学决议；决定有关国际计量局机构和发展的所有重要事项，包括批准国际计量局会费和决定各成员国会费的计算方法；选举国际计量委员会委员等。

由国际计量委员会召集，至少每6年举行一次，会议地址固定为法国巴黎。参加大会的代表包括国际计量局成员国的政府代表和国际计量大会附属成员国或经济体的政府代表。国际计量委员会委员有权出席大会，同时也可作为所在成员国政府的代表。大会主席由时任法国科学院院长担任，国际计量委员会秘书长通常被选举担任大会秘书长。仅成员国有投票权，每个国家一票。选举规则一般使用绝对多数规则，但与会费提高和会费计算方法修订有关的决议必须在没有国家反对的情况下才能通过。大会对国际计量委员会委员的选举以不记名投票方式进行。

第1届国际计量大会于1889年9月召开，18个成员国代表出席。截至2018年，国际计量大会已举行了26届。1960年，第11届国际计量大会决定采用以米（m）、千克（kg）、秒（s）、安培（A）、开尔文（K）和坎德拉（cd）作为基本单位的国际单位制（SI），这是自《米制公约》签署以来具有最深远意义的重大决定。1971年，第14届国际计量大会又决定增加物质的量的单位摩尔（mol）作为基本单位，至此SI共有7个基本单位。1999年，第21届国际计量大会通过建立《国家计量基标准和国家计量院颁发的校准和测量证书互认协议》（CIPM MRA）的决议。第24届（2011年）国际计量大会和第25届（2014年）国际计量大会分别通过关于SI未来修订的决议，提出将千克、安培、开尔文和摩尔的定义分别与普朗克常数h、基本电荷e、玻尔兹曼常数k和阿伏伽德罗常数N_A的准确数值联系起来的建议，鼓励各国国家计量院与国际计量局共同开展工作，使基本物理常数测定的不确定度达到相关要求。

2018年11月16日，在第26届国际计量大会上包括中国在内的53个成员国集体表决，全票通过了关于修订国际单位制（SI）的1号决议。根据决议，SI基本单位中的质量单位千克、电流单位安培、热力学温度单位开尔文和物质的量单位摩尔分别改由普朗克常数、基本电荷、玻尔兹曼常数和阿伏伽德罗常数来定义；另外三个基本单位，即时间单位秒、长度单位米和发光强度单位坎德拉的定义将保持不变，但是对定义的表达方式做出一定调整，使其与重新定义的四个基本单位的表达方式保持一致。自此，七个基本单位全部通过不变的基本物理常数或自然常数来定义。新定义于2019年5月20日正式生效。