Le kilogramme est la seule unité de mesure du Système international définie par un étalon matériel.
L'étalon international du kilogramme est un cylindre constitué d'un alliage de platine et d'iridium (90%Pt-10%Ir) qui est conservé au Bureau international des poids et mesures, à Sèvres, dans la région parisienne, depuis 1889. Cependant on craint que cet étalon soit en train de perdre de la masse car il est impossible d'éliminer absolument toutes les sources de contamination. On estime que le prototype de référence aurait ainsi perdu 70 microgrammes.
L'étalon international du kilogramme est conservé sous trois cloches de verre scellées
Il sera bientôt remplacé par une sphère de silicium monoisotopique dont la réalisation a mis en oeuvre le savoir faire technologique de plusieurs nations. La boule, d'un diamètre de 93,6 mm sera usinée et polie avec une précision de 2 millionièmes de millimètre au CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) en Australie.
La fabrication du cristal a pris trois années; la fabrication du silicium monoisotopique (28Si) a été réalisée par des chercheurs russes, et la croissance d'un cristal parfait a été achevée par des chercheurs allemands.