Дата основания ВНИИМС им. Д. И. Менделеева считается 16 июня 1842 г. , когда в Санкт-Петербурге по Указу Николая I было основано первое метрологическое учреждение России — Депо образцовых мер и весов
Ученым-хранителем Депо 19 ноября 1892 г. стал русский ученый Д. И. Менделеев. 20 июня 1893 г. по его инициативе Депо было преобразовано в Главную палату мер и весов — научный метрологический центр России. К началу XX в. была создана национальная эталонная база на мировом уровне, включающая эталоны массы, длины, температуры, давления, времени, электрических единиц и др.
В 1917 после революции Главная палата была подчинена Народному комиссариату торговли и промышленности. В 1922 г. было принято новое Положение о Главной палате, в соответствии с которым она была разделена на два института: метрологический и поверочный, объединенные единым руководством президента. В 1931 г. Главная палата переименована во Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии и стандартизации (ВИМС). В 1934 г. ВИМС преобразуется во Всесоюзный научно -исследовательский институт метрологии (ВНИИМ).
В 1994 года Постановлением Правительства РФ ВНИИМ присвоен статус Государственного научного центра РФ. Государственный научный центр РФ ВНИИМ подчинен Министерству образования и науки России и входит в Ассоциацию государственных научных центров.