Le kilogramme (nom originel, le grave) est l'unité de masse. Il est actuellement défini comme la masse d’un cylindre en platine iridié (90 % platine et 10 % iridium) de 39 mm de diamètre et 39 mm de haut déclaré unité SI de masse par le BIPM (1re CGPM (1889), CR 34-38). Il est conservé au BIPM à Sèvres, en France sous trois cloches de verre scellées dont il n’est extrait que pour réaliser des étalonnages (opération qui n'a eu lieu que trois fois depuis sa création).

• Historiquement (loi du 18 germinal an III - 7 avril 1795), c'est la masse d'un décimètre cube, soit un litre d'eau.
• Le kilogramme est la seule unité à introduire un préfixe multiplicatif.
• C'est la dernière du SI à être définie au moyen d’un étalon matériel fabriqué par l'homme, c’est-à-dire un artefact.

Depuis que le SI a défini les valeurs des constantes de Josephson (CIPM (1988), Recommandation 1, PV 56; 19) et Von Klitzing (CIPM (1988), Recommandation 2, PV 56; 20), il est possible de combiner ces valeurs avec la définition de l'ampère pour redéfinir le kilogramme.

On s'attend ainsi à ce que, à la convention du BIPM, en octobre 2007, à Paris, le gramme soit défini comme unité dérivée, et remplacé, dans la liste des 7 étalons, par la valeur de la constante de Planck (h) qui serait figée à 6,626 069 01 x 10^(-34) J.s

Une autre approche serait de se baser sur le poids d'un nombre défini d'atomes. Ce décompte n'est pas simple et pourrait être simplifié dans le cas d'un cristal pur permettant ainsi de connaître le nombre d'atomes par unité de volume. Des tentatives en ce sens ont été faite grâce à la fabrication d'une sphère (relativement facile à usiner) de silicium, en tenant compte de la proportion des différents isotopes. La précision ainsi obtenue est de 3 sur 10 millions. Une boule de silicium 28 pourrait atteindre une précision de 2 pour 100 millions à l'horizon 2010.