Le grandezze fisiche si distinguono principalmente in fondamentali (indipendenti, come lunghezza e massa) e derivate (ottenute dalle prime, come velocità o densità). Possono inoltre essere classificate in base alla natura in scalari (definite da un numero, es. temperatura) o vettoriali (definite da modulo, direzione e verso, es. forza), oppure in estensive/intensive.
Le 7 grandezze fondamentali del Sistema Internazionale (SI) sono: lunghezza, massa, tempo, intensità di corrente elettrica, temperatura termodinamica, quantità di sostanza e intensità luminosa, con le rispettive unità di misura: metro (m), chilogrammo (kg), secondo (s), Ampère (A), Kelvin (K), mole (mol) e candela (cd). Queste grandezze sono quelle che non possono essere espresse in funzione di altre grandezze fisiche, ma sono misurate direttamente con strumenti specifici.
Le grandezze che descrivono le proprietà della materia sono di due tipi: le grandezze estensive e le grandezze intensive (Tabella 4). Sono estensive le proprietà fisiche di un corpo materiale che dipendono dalla dimensione del campione: la massa, il peso, la lunghezza, il volume, l'energia.