Ogni grandezza fisica è rappresentata da uno o più numeri (a seconda che si tratti di una grandezza scalare o vettoriale) seguiti dall'unità di misura, cioè dal simbolo della grandezza ad essa omogenea che si è scelta convenzionalmente come grandezza campione, come ad esempio il metro (m) per la lunghezza, il chilogrammo (kg, con la k minuscola!) per la massa, ecc.

E' importante sottolineare che alla base del processo di misurazione non c'è solo l'aspetto sperimentale delle misure, ma anche un aspetto di elaborazione delle idee, formulazione di ipotesi, di osservazioni che, pur non essendo misure vere e proprie, hanno comunque una notevole importanza.

La misura è un'informazione costituita da un numero, un'incertezza e un'unità di misura assegnata a rappresentare un parametro (pressione, temperatura, energia, potenza, velocità, accelerazione, massa) in un determinato stato (temperatura di 25 ºC, pressione di 1 atmosfera, ecc.) del sistema in esame. Ad esempio 0,5725±0,0005 m.

Il numero che rappresenta la misura della grandezza fisica d'interesse può essere ottenuto con un:

1. metodo di misura diretto: si esegue un confronto diretto tra la grandezza da misurare e il campione di misura nota. Ad esempio, si confronta il lato del foglio di carta con un doppio decimetro (campione);

2. metodo di misura indiretto: il valore della grandezza è calcolato attraverso una formula matematica che ne dà l'espressione in funzione di altre grandezze a loro volta misurate direttamente. Ad esempio la velocità di un corpo è calcolata come quoziente tra lo spazio percorso (misurato con un metro) e il tempo impiegato (misurato con un cronometro).

Ogni misura implica un giudizio sull'uguaglianza tra la grandezza incognita e la grandezza campione con cui la prima viene confrontata. Così, se si misura la lunghezza L di un foglio con una riga millimetrata, sarà possibile effettuare il confronto con un'incertezza di mezzo millimetro in più e in meno. Quindi, posto uno dei due bordi del foglio in corrispondenza dello zero, se si osserva che l'altro sta fra le gradazioni 572 e 573, allora si potrà scrivere L = 0,5725±0,0005 m, dal momento che la sensibilità dello strumento è dell'ordine del millimetro, se con sensibilità si intende la minima variazione di grandezza rilevabile dallo strumento. Da ciò segue che non ha senso scrivere il risultato di una misura con più cifre decimali di quante ne siano garantite dalla sensibilità, sia pure con un'incertezza sull'ultima cifra.