Ainsi commence l'histoire moderne du Pavillon de Breteuil. En 1884 le bâtiment destiné à l'aménagement des laboratoires, appelé « Observatoire », fut mis en service, et en 1889 la première Conférence générale des poids et mesures sanctionna les nouveaux prototypes internationaux du mètre et du kilogramme, et demanda qu'ils soient officiellement déposés au Pavillon de Breteuil. L'Observatoire fut agrandi en 1929, grâce à un don de la Fondation Rockefeller. Depuis, le développement des activités du BIPM a rendu nécessaire la construction de nouveaux bâtiments ; en 1964 deux bâtiments ont été construits pour les laboratoires de la section des rayonnements ionisants (qui ont nécessité l'extension du domaine, le portant à 4 hectares environ) ; en 1984 un bâtiment a été construit pour le travail sur les lasers ; en 1988, un bâtiment destiné à l'administration et la bibliothèque a été inauguré, et plus récemment, le Pavillon de Mail a été inauguré en 2001.

Depuis 1875 le BIPM a eu onze directeurs, qui ont tous, à l'exception de Govi, à une époque où le Pavillon de Breteuil était en travaux, résidé au Pavillon de Breteuil.

L'accord de siège du 25 avril 1969 règle les rapports entre le Comité international des poids et mesures et le Gouvernement français. Le site du Pavillon de Breteuil est maintenant considéré comme territoire international et le BIPM possède les droits et privilèges accordés à une organisation intergouvernementale.

Nous pensons que le baron de Breteuil serait heureux de savoir que, après des débuts très mouvementés, le pavillon qui porte son nom dans le Parc de Saint-Cloud est devenu le siège permanent d'une organisation scientifique internationale.