Le BIPM a pour mission d'assurer l'uniformité mondiale des mesures et leur traçabilité au Système international d'unités (SI).

Il travaille sous l'autorité de la Convention du Mètre, qui est un traité diplomatique conclu entre cinquante-quatre États. Il exerce son activité avec l'aide d'un certain nombre de Comités consultatifs, dont les membres sont des laboratoires nationaux de métrologie des États membres de la Convention du Mètre, et par son travail de laboratoire.

Le BIPM effectue des recherches liées à la métrologie. Il organise ou participe à des comparaisons internationales d'étalons nationaux de mesure et effectue des étalonnages pour les États membres.