День выбран в ознаменование подписания 20 мая 1875 года в Париже, на международной дипломатической конференции, знаменитой «Метрической Конвенции» (Metre Convention), которая стала первым межправительственным соглашением о научно-техническом сотрудничестве, заложившем фундамент единого международного метрологического пространства. На основе данной Конвенции была создана межправительственная Международная организация мер и весов.
В 1875 году Конвенцию подписали 17 стран, в числе которых была и Россия. Примечательно, что одним из инициаторов создания Международной организации мер и весов выступила Петербургская Академия наук. В 1921 году в Метрическую Конвенцию были внесены изменения, и в настоящее время она насчитывает около 50 государств-участниц.Надо также отметить, что каждый год Всемирный день метрологии проходит под определенным девизом. Так, в разные годы темами праздника были: «Мир метрологии на службе у всего мира», «Измерения в окружающей нас среде», «Олимпийские игры невозможны без измерений», «Измерения в Науке и Технике. Мост к инновациям», «Метрология для безопасности», «Измерения и глобальная энергетическая проблема», «Измерения и свет», «Измерения в динамичном мире», «Измерения для транспорта», «В постоянном развитии — Международная система единиц (СИ)», «Измерения для здоровья», «Метрология в цифровую эпоху», «Измерения, поддерживающие глобальную продовольственную систему» и другие.