度量衡的起源
我国古代计量科学，一般只限于长度、容量、重量（质量）三种范围内。这三种量的总称就叫度量衡。其称呼是从《尚书·虞书·舜典》上“岁二月，东巡守，至岱宗……协时月正日，同律度量衡”而来，后经《汉书·律历志》引用，历代都沿用了这个名称。
从已出土的文物来看，计量概念在新石器时代已出现了。仰韶文化时期，有的彩陶器上绘有规则的几何图形，六边形、七边形每边长度大体相等。河姆渡遗址中，发现有六七千年前的木结构建筑，其中的木构件已加工成柱、桩、梁等不同部件，并用了榫卯结构，形式复杂，在当时来说，这种高水平的营造技术，是要以较精密的计量技术为基础的。
度量衡的产生，还与人类交换行为的发生和发展相联系。人类刚开始物物交换的时候，只是论件估堆，还没有度量衡；到了交换行为逐渐发达，成为人类生活中不可缺少的行为时，以论件估堆来比较物品的价值的比例，就不能适应交换的需要，为了做到公平交易，人们就从极朴素的长短、大小、轻重等概念中，发展成为简单粗糙的度量衡器具。
最初是用什么东西来作度量衡的基准呢？历史上众说纷纭，主要有以下几种说法：第一种认为，最初的度量衡是取自人身的某些部分，如手、足等来计量的。
《史记·夏本记》：“禹……身为度，称以出。”《孔子家语》：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻，斯不远之则也。”《说文解字》：“尺，十寸也……，周制寸、尺、咫、寻、常、仞诸量度，皆以人体为法。”《小尔雅》释长度单位命名之由来：“跬，一举足也。倍跬，谓之步。”《论语·学而》马融注引《司马法》说：“六尺为步。”
在容量方面，起初也取自人身，如一手能盛的叫做“溢”，《仪礼·丧服》：“朝一溢米。”两手合盛的叫做“掬”，《小尔雅·广量》：“一手之盛谓之溢，两手谓之掬。”“掬四谓之豆”（《孔丛子》卷二）。掬也是升，是当时的基本容量单位，然后从升进位，按四进制有豆、区（读ōu）、釜；按十进制有斗、斛。
我国古代除了用人身的某些部分作度量衡基准外，还用丝、毛之类作更精微的计量基准。《孙子算经》：“度之所起，起于忽。欲知其忽，蚕吐丝为忽。十忽为一丝，十丝为一毫，十毫为一厘，十厘为一分。”
另一种说法是乐律累黍说，《汉书·律历志》有较为详细的记载：“度者，分、寸、尺、丈、引也，所以度长短也，本起黄钟之长。以子谷秬黍中者，一黍之广，度之九十分，黄钟之长。一为一分，十分为寸，十寸为尺，十尺为丈，十丈为引……”黄钟，音律名，十二律中的第一律，这里的黄钟是指黄钟音律中的第一音。这里是以吹奏黄钟第一个音的律管来定的长度的基准。声音的波长与律管的长度成正比，故即以黄钟的第一音的波长来定长度的基准。这种思想与1960年以氮-86原子所发的橙色光波长来定长度的基准相类似，是很先进的。为了保证这个定义，又用了一个副基准，即以累黍之法。《汉书·律历志》中的子谷秬黍，为黑黍，类似今天的高粱米：“以子谷秬黍之中者”，“中”为不大不小，大小适中。即以九十粒中等的黑黍累积起来，有黄钟律管之长。一黑黍平均线度为一分，黄钟律管为九十分。这种含有统计意义的累黍方法也是难能可贵的。
先秦、秦汉的度量衡发展概况
许多传说史料表明，早在原始氏族社会末期到奴隶社会初期，度量衡已经发生并得到应用，到了商、周时期，奴隶制经济、文化进一步发展，由于农业、手工业、建筑等需要，普遍使用尺测量长度，陶豆计量容量，斧斤比较重量等。甲骨文已有“疆”字，从弓从田，据考证，两田相比，自有界限，从弓，知古代用弓纪步。西周铜器铭文中以“秭”、“钧”计重，以“田”算地积。流传至今的商牙尺，等分十寸，每寸刻十分，证明在三四千年前已有了较精确的长度计量，而且应用了先进的十进位制。随着奴隶制国家机器不断强化，也加强了对度量衡的管理。《礼记·明堂位》载，周公“朝诸侯于明堂，制礼，作乐，颁度量而天下大服”。《周礼》记载，周王朝专设官吏“壹其度量”，颁发度量衡标准器，地方有“质人”管理市场上的度量衡。
春秋战国时期，我国古代度量衡制已日趋完备，特别是战国时期，各国为了便利于商业交换和征收赋税，都十分重视度量衡的整顿和统一。齐国的陈氏在夺取政权之后，把家量变成齐国的公量，由四进位制改为五进位制，并制发了标准量器，至今传世的陈氏商鞅铜方升三量“子禾子釜、陈纯釜和左关”，就是这一史实的物证。秦孝公时期的商鞅变法，曾在秦国范围内实行统一度量衡的政策，行“平头桶，权衡，丈尺”之法，并铸造了标准度量衡器，传世的商鞅方升便是秦孝公十八年（前344）商鞅变法时颁发的标准升。
商鞅颁行的度量衡制为后来秦始皇统一全国度量衡打下了基础。春秋和战国初期，各国的度量衡制都有差异，其后由于商业发达，经济联系频繁，度量衡制有渐趋统一的要求及趋势。
公元前221年，秦始皇统一六国后，立即颁发了统一度量衡的诏书，制发了一大批度量衡标准器，并规定度量衡定期一年检查的制度，这一措施有利于中央集权的巩固，促进了度量衡技术的发展，也为我国2000多年封建社会沿用的统一度量衡制奠定了基础。
西汉承袭秦代的度量衡制，直至西汉末年王莽在度量衡方面进行“改制”，按照《周礼》的记载在度量衡器形上做了一些效仿，并恢复了所谓的周朝小量，新莽嘉量不仅是古今学者考证的重要资料，而且也是三国以后历代封建王朝修订度量衡制度时的主要参考根据。王莽的度量衡制度，不但后汉沿用，而且一直影响到清代。西汉末年，律历学家刘歆总结了先秦以来度量衡的发展，把单位量值、进位关系、标准器的形制以及管理制度等详细的记录下来，后来载入《汉书·律历志》这是我国第一部完整的度量衡史籍。
度量衡的演变
我国历代度量衡单位量的发展呈一个很明显的趋势，即同是沿着增大的方向发展。分别言之，度的演变是由短而长，量的演变是由小到大，衡的演变是由轻到重。各量增大的程度随朝代的变迁而有所不同，且各量总的增率也彼此不同，量的增率最大，衡次之，度为最小。
如以新莽时的制度为基数，则历代度量衡单位量的增率可以分三个时期来说：第一时期，以新莽朝至西晋，这300年中变化最小，度量衡三量增率约为3%；第二时期，南北朝至隋朝，这300年变化最大，总增率为140%，其中北朝的增率是历史上最高的。
从周代至曹魏，制定律管所用的尺度就是日常所用的尺度，但常用尺既然不断变化，则后代所定的音高就会与前代不同，这一点被晋代的荀勖发现了，《晋书·律历志》载：“武常泰始九年，中书监荀勖校太乐，八音不和，始知后汉至魏，尺长于古四分有余。”荀勖即以音律的变化发现了尺度的变化，为使乐律复古，特地考校七种古器，复原了古尺，专以此调律，史称“晋前尺”，其长与新莽铜斛尺相等，相当于23.1厘米。自此，专以调律的尺就与常用尺分离了。到了唐开元九年（721），《唐六典》规定：度量衡分大小二制，小尺一尺二寸为大尺一尺，三小斗为一大斗，三小两为一大两。官民日常用大制，调钟律、测晷景和医药上用小制。唐代至明清，度量衡相对统一、稳定。
度量衡的标准器具
随着私有制的发展，人们对于财产的计较愈来愈认真，对于等价交换的要求愈来愈明确，因此对于度量衡的准确性不能不加以讲求，从而把计量的标准固定在一种制造的器具上，而有所谓专器的出现。制造的过程也由粗糙而渐趋精确，于是又有所谓标准器的出现。我国古代度量衡的标准器多用青铜制造，说明铜的化学稳定性早已被人们所认识，《汉书·律历志》已有叙述（参见本编第三章热学部分）。我们的祖先，不但选择出性能良好的制作材料，而且充分注意了校订标准的客观条件。《礼记·月令》上载：“仲春之月……日夜分，则同度量，钧衡石，角（校）斗甬（斛），正权概。”在缺乏恒温条件的古代，能自觉选择适宜的时机进行校订，也是难能可贵的。
度量衡器具的制作，也标志着当时的科学水平，如战国时期，秦国和齐国制作标准量器应用了当时的数学成就。公元前344年制造的商鞅方升，“以度审容”，便于按尺寸校准，复制推广，铭文规定，以十六又五分之一立方寸为一升，反映了当时应用数学的发展。公元1世纪制造的新莽嘉量，设计时应用了“勾股定理”，采用的圆周率为3.1547，比《周髀算经》提出的“径一而周三”又进了一步。春秋中晚期开始使用的楚国天平砝码，制作精致，最小的砝码重一铢，合今约0.6克。秦统一全国度量衡时，设有专门的工场，制作标准器，定期进行校验。秦始皇方升是照商鞅方升复制的，两器的容量相差不到1%，秦衡的铸造极为精工，成形后要修凿校量，故量值比较准确。汉时用累黍和音律管的长度作为校订尺度的依据，这种用数理统计方法和音频原理定单位长度的方法，在当时实属先进。同时，利用金属比重确定度量衡单位量值标准的方法，也已得到应用。《汉书·食货志下》记载：“太公为周立九府圜法：黄金方寸，而重一斤。”战国至汉一寸相当于2.31～2.35厘米，1斤重约为240～260克，今以黄金比重19.3求得1立方寸黄金重238～251克，说明“黄金方寸，而重一斤”是科学的。从另一方面看，1立方寸黄金可作1斤的标准原器，因金不易氧化，长期保持不变，很合科学原理。汉以后各代都用金、银、铜、铅等金属作为定长度和重量的自然基准。到了清代后期，发现由于金属纯度不同，往往影响标准的精度，改用1立方寸4℃的纯水作为比重基准。