Pierwsza definicja kilograma została ustalona w 1889 r. podczas 1. Generalnej Konferencji Miar (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM). Pierwotnie odnoszono się do jednego litra wody o temperaturze 4 °C. 3. Konferencja doprecyzowała te parametry. 1 kilogram ważył litr wody destylowanej o temperaturze 3,98 °C przy ciśnieniu 1 atm = 760 mm Hg (1013,25 hPa).
Obecnie modelem kilograma jest walec o wysokości i średnicy podstawy 39 mm. Wykonano go ze stopu platyny z irydem w proporcjach 9:1. Oryginał przechowywany jest w sejfie Międzynarodowego Biura Miar i Wag w Sevres koło Paryża.
W przyszłym roku ma pojawić się nowy wzorzec – idealna sfera – czysty kawałek krzemu. Jak każdy materiał, z czasem może zmieniać masę, dlatego kilogram będzie zdefiniowany przy użyciu stałej Plancka i stałej fizycznej Avogadro (liczbowo równej ilości cząstek zawartych w jednym molu).
Do policzenia ilości cząstek w krzemowej kuli potrzebny jest wyjątkowo czysty materiał. Dopiero wówczas będzie można określić, ile atomów krzemu mieści się w kilogramie.
Wykonanie nowego wzorca rozpoczęto w Rosji. Najpierw należało odpowiednio przygotować surowiec. Zastosowano znaną jeszcze z czasów ZSRR metodę wirowego oczyszczania uranu, by pozostał tylko jeden izotop – krzem=28. Następnie materiał przewieziono do Niemiec, gdzie wykonano kryształ. Podzielono go na dwa 5-kilogramowe kawałki i dostarczono do Australijskiego Centrum Optyki Precyzyjnej (CSIRO).