หน่วยฐานเอสไอ (อังกฤษ: SI base unit) เป็นหน่วยที่ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศกำหนดไว้เป็นพื้นฐาน โดยหน่วย เอสไออื่นๆที่เรียกว่าหน่วยอนุพันธ์เอสไอ จะเกิดจากการนำหน่วยฐานเอสไอมาประกอบกันทั้งหมด หน่วยฐานเอสไอมีทั้งหมด 7 หน่วยได้แก่
(13th CGPM (1967-1968) Resolution 1, CR 103) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงซีเซียมอะตอมที่หยุดนิ่งในอุณหภูมิ 0 เคลวิน" (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1997)
13th CGPM (1967/68, Resolution 4; CR, 104) "โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงน้ำที่มีประกอบด้วยไอโซโทปตามสัดส่วนดังนี้พอดี 2H 0.000 155 76 โมลต่อ 1H หนึ่งโมล, 17O 0.000 379 9 โมลต่อ 16O หนึ่งโมล, และ 18O 0.002 005 2 โมลต่อ16O หนึ่งโมล (เพิ่มเติมใน CIPM ปี 2005)
(14th CGPM (1971) Resolution 3, CR 78)
"โดยนิยามดังกล่าวให้หมายถึงอะตอมคาร์บอน-12 ที่เป็นอิสระ อยู่ในสถานะพื้น และหยุดนิ่ง(เพิ่มเติมใน CIPM ปี 1980)
ตั้งแต่ปีการประชุมระบบเมตริกในปี 1875 เป็นต้นมามีการปรับปรุงนิยามของเอสไอและเพิ่มจำนวนหน่วยฐานเอสไอหลายครั้ง หลังจากที่มีการเปลี่ยนนิยามหน่วยเมตรใหม่ในปี 1960 หน่วยกิโลกรัม จึงเป็นหน่วยเดียวที่นิยามจากสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น ทั้งๆ ที่หน่วยอื่นๆ จะนิยามจากคุณสมบัติทางธรรมชาติ แต่ว่าหน่วยโมล แอมแปร์ และ แคนเดลา ก็มีนิยามที่ขึ้นต่อหน่วยกิโลกรัมด้วย ทำให้นักมาตรวิทยาหลายคนพยายามหาวิธีการนิยามหน่วยกิโลกรัมใหม่จากค่าคงที่พื้นฐานในธรรมชาติ เช่นเดียวกับการที่หน่วยเมตรถูกนิยามโดยผูกติดกับความเร็วของแสง
ในการประชุม CGMP ครั้งที่ 21 ในปี 1999 ได้พยายามค้นหาวิธีการในการนิยามหน่วยกิโลกรัมนี้ โดยแนะนำให้ผูกนิยามของกิโลกรัมติดกับค่าคงที่พื้นฐานทางธรรมชาติ ซึ่งน่าจะเป็นค่าคงที่ของพลังค์หรือค่าคงที่อาโวกราโดร
ในปี 2005 การประชุม CIPM ครั้งที่ 94 ได้รับรองการเตรียมการนิยามหน่วยกิโลกรัม แอมแปร์และเคลวินใหม่ และบันทึกการนิยามโมลในรูปแบบของเลขอโวกราโดร ในการประชุม CGPM ครั้งที่ 23 ในปี 2007 ตัดสินว่าให้เลื่อนการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไปจนถึงการประชุมครั้งถัดไปในปี 2011
