Fou fundat l’any 1901 per a la supervisió dels mètodes i els patrons de mesura utilitzats al país i per a la investigació. Consta de quatre centres principals: el Laboratori Nacional de Mesures, el Laboratori Nacional d’Enginyeria, l’Institut per a les ciències de la computació i tecnologia, i el Centre per a la ciència dels materials, repartits en les instal·lacions de Gaithersburg (Maryland) i Boulder (Colorado). Durant la Segona Guerra Mundial col·laborà en la construcció de la primera bomba atòmica. Edita diverses publicacions, entre les quals el Journal of Research.