300px|thumb|Una de las primeras definiciones del metro lo describía como la diezmillonésima parte del arco de meridiano (la distancia del polo norte al ecuador), medida a lo largo del meridiano que pasa por París
La historia del metro comienza con la revolución científica, que se considera que comenzó cuando Nicolás Copérnico publicó su obra De revolutionibus orbium coelestium en 1543. El avance de la ciencia requería medidas cada vez más precisas, y los científicos buscaban unidades que fueran universales y que pudieran basarse en fenómenos naturales y no en reales decretos o prototipos físicos. En lugar de los diversos sistemas complejos de subdivisión de las unidades de medida, también se prefirió establecer un sistema decimal para facilitar los cálculos.
Con la revolución francesa (1789) surgió el deseo de reemplazar muchas de las costumbres del Antiguo Régimen, incluido el uso de las unidades de medida tradicionales. Como unidad base de longitud, muchos científicos habían propuesto desde un siglo antes el péndulo de segundos (un péndulo con un semiperíodo de un segundo), pero la idea se rechazó cuando se descubrió que esta longitud variaba de un lugar a otro con la gravedad local. En consecuencia, se introdujo una nueva unidad de longitud, el metro, definido como una diezmillonésima parte de la distancia más corta desde el polo norte hasta el ecuador pasando por París, asumiendo un achatamiento de la Tierra de 1/334.
Sin embargo, a efectos prácticos, el metro estándar se materializó en forma de una barra de platino de referencia depositada en París. Esta barra a su vez fue reemplazada en 1889 por iniciativa de la Asociación Geodésica Internacional por treinta barras de platino-iridio, distribuidas en distintos lugares del mundo. La comparación de los nuevos prototipos del metro entre sí y con la barra original del Comité (en francés: Mètre des Archives) implicó el desarrollo de equipos de medición especializados y la definición de una escala de temperatura reproducible. El progreso de la ciencia finalmente permitió desmaterializar la definición del metro, y así, en 1960, una nueva definición basada en un número específico de longitudes de onda de luz de una transición específica del gas kriptón permitió que el estándar estuviera disponible universalmente mediante medición. En 1983 la definición se actualizó a una longitud definida en términos de la velocidad de la luz, que se reformuló en 2019:
El metro, símbolo m, es la unidad de longitud del Sistema Internacional de unidades de medida. Se define tomando el valor numérico fijo de la velocidad de la luz como cuando se expresa en la unidad m⋅s−1, donde el segundo se define en términos de la frecuencia del cesio .
A mediados del , la adopción del metro como unidad de medida se había extendido por todo el mundo, particularmente en el uso científico, y la Convención del Metro de 1875 lo estableció oficialmente como una unidad de medida internacional. Donde todavía se usan medidas de longitud tradicionales más antiguas, ahora se definen en términos del metro. Así, por ejemplo, la yarda se ha definido oficialmente desde 1959 como exactamente 0,9144 metros.
Medida universal thumb|upright=0.75|Giovanni Cassini, con el Observatorio de París al fondo
Las medidas estándar de longitud en Europa divergieron unas de otras después de la caída del imperio carolingio (alrededor de 888): mientras que las medidas podían estandarizarse dentro de una jurisdicción determinada (que a menudo era poco más que el ámbito de una sola ciudad con un mercado importante), había numerosas variaciones de las unidades de medida entre regiones. De hecho, como las medidas se usaban a menudo como base para la tributación (de la tela, por ejemplo), el uso de una medida en particular se asociaba con la soberanía de un gobernante determinado y, a menudo estaban fijadas mediante leyes.Larousse, Pierre, ed. (1874), "Métrique", Grand dictionnaire universel du XIXe siècle, vol. 11, Paris: Pierre Larousse, pp. 163–164
Sin embargo, con el aumento de la actividad científica del , surgieron distintas voces que reclamaron la institución de un sistema de medidas unificado o "" (como lo denominó Tito Livio Burattini en italiano), que se basaría en fenómenos naturales en lugar de en un decreto real, y que también se instaurase el sistema decimal en lugar de usar los diversos tipos de subdivisión locales que coexistían en ese momento, a menudo basados en el sistema duodecimal.
En 1645, Giovanni Riccioli había sido el primero en determinar la longitud de un "péndulo de segundos" (un péndulo con un semiperíodo de un segundo). En 1671 Jean Picard midió la longitud de un "péndulo de segundos" en el Observatorio de París. Encontró el valor de 440,5 líneas de la Toise de Châtelet (una [español: toesa] se define como 6 [pies] o 72 [pulgadas] o también 864 [líneas]), que había sido renovado recientemente. Propuso una toesa universal (francés: ) que tenía el doble de la longitud del péndulo de segundos. Sin embargo, pronto se descubrió que la longitud de un péndulo de segundos varía de un lugar a otro: el astrónomo francés Jean Richer había cuantificado la diferencia de longitud entre Cayena (en la Guayana Francesa) y París en un 0,3%.
Jean Richer y Giovanni Cassini midieron el paralaje de Marte entre París y Cayena en la Guayana Francesa cuando Marte estaba más cerca de la Tierra en 1672. Llegaron a una cifra para el paralaje solar de 9,5 segundos de arco, equivalente a una distancia Tierra-Sol de unos 22.000 radios terrestres.Desde 2012, la unidad astronómica ha sido definida de forma exacta como metros, aproximadamente unos 150 millones de kilómetros. También fueron los primeros astrónomos en tener acceso a un valor preciso y fiable del radio de la Tierra, que había sido medido por su colega Jean Picard en 1669 como 3.269.000 . Isaac Newton usó esta medida para establecer su ley de gravitación universal. Las observaciones geodésicas de Picard se habían limitado a la determinación de la magnitud de la Tierra considerada como una esfera, pero el descubrimiento realizado por Jean Richer llamó la atención de los matemáticos acerca de la desviación respecto a la forma esférica de la Tierra. La determinación de la forma de la Tierra se convirtió en un problema de la mayor importancia en astronomía, ya que el diámetro de la Tierra era la unidad a la que se referían las distancias celestes.
La principal unidad de longitud francesa era la Toise de París, cuyo estándar era la Toise de Châtelet, que se fijó en la entrada del Grand Châtelet en París desde 1668 hasta 1776. En 1735, se calibraron dos estándares geodésicos contra la Toise de Châtelet. Uno de ellos, la Toise de Perú, se utilizó en los cálculos de la misión geodésica francesa. En 1766, la Toise de Perú se convirtió en el estándar oficial de la toisa en Francia, y pasó a llamarse Toisa de la Academia (en francés: ).
En su célebre obra ('Teoría de la Figura de la Tierra, extraída de los Principios de la Hidrostática') publicada en 1743, Alexis Claude Clairaut sintetizó las relaciones existentes entre la gravedad y la forma de la Tierra. Clairaut expuso allí su teorema, que establecía una relación entre la gravedad medida en diferentes latitudes y el achatamiento de la Tierra considerada como un esferoide compuesto por capas concéntricas de densidades variables. Hacia fines del , los geodestas buscaron reconciliar los valores del achatamiento extraídos de las medidas de los arcos de meridiano, con los que proporcionaba el esferoide de Clairaut obtenidos a partir de la medición de la gravedad. En 1789, Pierre-Simon Laplace calculó un achatamiento de 1/279 valiéndose de las medidas de los arcos de meridianos conocidos en la época. Sin embargo, mediante datos gravimétricos calculó un aplanamiento de 1/359. Adrien-Marie Legendre por su parte encontró al mismo tiempo un aplanamiento de 1/305. La Comisión de Pesos y Medidas adoptaría en 1799 un aplanamiento de 1/334 combinando el arco de Perú y los datos del meridiano de Delambre y Méchain.
thumb|upright=1.5|Triangulación del levantamiento geodésico anglo-francés (1784-1790)
Los levantamientos geodésicos encontraron aplicaciones prácticas en la cartografía francesa y en el levantamiento geodésico anglo-francés, cuyo objetivo era conectar los observatorios de París y de Greenwich y que condujeron a la Triangulación Principal de Gran Bretaña. La unidad de longitud utilizada por los franceses era la toesa de París, que se dividía en seis pies. La unidad inglesa de longitud era la yarda, que se convirtió en la unidad geodésica utilizada en el imperio británico.
A pesar de los avances científicos en el campo de la geodesia, se hicieron pocos avances prácticos hacia el establecimiento de la "medida universal" hasta la revolución francesa de 1789. Francia se vio particularmente afectada por la proliferación de medidas de longitud, y la necesidad de reforma fue ampliamente aceptada en todos los países a pesar de sus distintos puntos de vista políticos, incluso si se necesitó del impulso de la revolución para lograrlo. Talleyrand resucitó la idea del péndulo de segundos antes de la Asamblea Constituyente en 1790, sugiriendo que la nueva medida se definiera en la latitud 45° Norte (una latitud que, en Francia, corre justo al norte de Burdeos y justo al sur de Grenoble): a pesar del apoyo de la Asamblea, la propuesta no llegó a prosperar.La idea del péndulo de segundos como estándar de longitud no desapareció por completo, y se utilizó como estándar para definir la yarda en el Reino Unido desde 1843 hasta 1878.
Definición según el meridiano
thumb|200px|La torre del campanario de la Iglesia de San Eloi en Dunkerque, el extremo norte del arco de meridiano que abarcaba hasta Barcelona en su extremo sur left|thumb|Círculo de reflexión construido por Étienne Lenoir
La cuestión de la reforma del sistema de unidades de medida quedó en manos de la Academia de Ciencias de Francia, que nombró una comisión presidida por Jean-Charles de Borda, un decidido partidario de la decimalización que había inventado el "círculo repetidor", un instrumento topográfico que permitía obtener una precisión mucho mayor en la medición de ángulos entre puntos de referencia, e insistía en que se calibrara en "grados centesimales" (cada grado centesimal es de un cuarto de círcunferencia) con 100 minutos en cada grado y 100 segundos en cada minuto, en lugar de en grados sexagesimales como se hacía hasta entonces. Borda consideró que el péndulo de segundos era una mala elección como estándar porque el segundo existente (como unidad de tiempo) no formaba parte del sistema decimal de unidades de tiempo propuesto durante la revolución francesa, un sistema de 10 horas al día, 100 minutos a la hora y 100 segundos por minuto, introducido en 1793.