1897年J.J.汤姆孙测定了电子的荷质比，随后用实验确证了电子存在的普遍性，被世人誉为发现电子，于是测定电子电荷就成为当时物理学家们面临的重大课题。一些物理学家做出努力，然而实验结果颇为分散，不能令人满意。1907～1917年美国物理学家R.A.密立根做出重大改进，其油滴实验的装置如图所示。在一个保持恒温的密闭容器C内装有两块平行的金属圆板M和N，上板M中心有小孔以便可喷入小油滴，M和N接到电压可调的电源上以便板间可加上电场。喷射油滴的过程中油滴相互摩擦而带电，另外也可以用X射线或放射性射线照射使油滴改变电荷。用弧光灯照射，并用短焦距望远镜观测油滴的运动。通过测量油滴在视场中下降一定距离的时间，而得油滴在重力、浮力和黏滞力三者平衡作用下的收尾速度。另外在M、N板间加上一定的电压，油滴在电力、重力、浮力和黏滞力四者平衡作用下获得另一收尾速度。由这两个收尾速度公式可得油滴的电荷。密立根和他的学生精心测量了几千个油滴，还用甘油和汞的液滴进行观测。实验显示，无论是液滴所带的电荷还是经X射线或放射性射线照射而改变的电荷，在实验误差范围内均为某个最小值的整数倍，，其中为整数，为最小电荷值，密立根称之为基本电荷。合理的解释是实验中油滴上带有个电子，当油滴经X射线或放射性射线照射后，油滴上增加或减少了个电子，每个电子带有基本电荷。密立根最后测得基本电荷，这一结果曾作为国际标准达十余年之久。

密立根油滴实验装置

后来发展了测定基本电荷更精确的方法，利用X射线衍射测量晶体的原子间距，可得出阿伏伽德罗常数，再应用法拉第常数得到的精确数值。根据2014年国际科技数据委员会（CODATA）推荐基本电荷为库仑。