À maintes reprises dans le passé, les souverains ont essayé d'instaurer l'uniformité des poids et mesures dans le royaume, avec le souci de faciliter le commerce et de prévenir les malversations des marchands scrupuleux, mais aussi de profiter du contrôle « national » des poids et mesures pour accroître leur pouvoir dans l'ensemble du pays.

Charlemagne, par un Capitulaire de 789, avait ordonné l'emploi de mesures identiques dans tout son empire. Cependant, dès sa mort en 814, la réforme tourna court. L'unification fut ensuite tentée, sans succès, par plusieurs des rois qui lui succédèrent. Le souhait en fut également exprimé, sans résultat, par les États Généraux tenus aux XVIe et XVIIe siècles.

Pile de poids de 50 marcs dite « Pile de Charlemagne », fin XVe siècle
(Paris, Conservatoire National des Arts et Métiers - cliquez sur l'image pour plus d'informations)

En 1670, l'abbé Mouton, de Lyon, mathématicien et astronome, proposa d'adopter comme base de mesures universelles, la longueur d'un arc d'une minute d'un grand cercle terrestre, longueur qu'il appela « milliare ». Il proposa également d'utiliser la division décimale pour obtenir les sous-multiples, dont l'unité d'usage, la « virga », égalait au millième du milliare. A titre de contrôle, il avait déterminé le nombre de battements faits en une demi-heure par un pendule simple de la longueur d'une virga.

Entre 1670 et 1675, le Français Picard, le Hollandais Huygens et l'Italien Burattini proposèrent d'utiliser, comme unité universelle de longueur, la longueur du pendule battant la seconde (environ 0,994 m). Cependant, on découvrit que la longueur de ce pendule dépendait du lieu. Aussi, en 1747, La Condamine, qui venait de participer à la mesure d'un arc de méridien sous l'équateur, proposa-t-il de fixer un lieu de référence, et de choisir à cet effet l'Équateur.

En 1775, Turgot, alors ministre des finances, reprit l'idée de la longueur du pendule battant la seconde, mais à la latitude 45 degrés de l'Hémisphère Nord, et chargea Condorcet et Messier de mesurer cette longueur, projet non réalisé du fait de sa démission rapide.

Plusieurs savants pensaient d'ailleurs que le choix du pendule n'était pas opportun, car il entraînait l'obligation de fixer une latitude, ce qui pouvait amener certains pays à refuser le nouveau système.

Cependant, les mesures de Paris avaient de plus en plus tendance à s'imposer à l'ensemble du royaume.

D'une part, les rois y parvenaient partiellement en exigeant que les mêmes unités - les mesures de Paris - soient utilisées sur tout le territoire par les services administratifs centralisés, tels les Eaux et Forêts, les Atelier Monétaires, les Fermes des Aides et des Traites.

D'autre part, les savants et les chercheurs ayant besoin d'un système de référence unique facilitant les comparaisons et utilisable pour tous, avaient choisi les mesures de Paris.

Enfin, de très nombreux négociants utilisaient celles-ci, en même temps que les mesures particulières à leur région d'activité.

C'est ainsi que la « Toise de l'Académie », et la « Pile de Charlemagne », finirent par être considérées comme les étalons nationaux de la France.

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