공산품에 관한 시험, 표준원기의 보관, 계량기구의 검정, 공업재료의 시험·분석·감정, 시험방법의 개발에 관한 일을 하던 기관이었다. 원장 밑에 관리과·기획과와 화학시험부·종합특수시험부·기계금속부·계량검정부 및 전기전자부와 지방공업시험소 및 마산도자기시험소를 두었다.
국가표준제도의 중요성이 높아지자, 국가 도량형 표준원기로서 길이(m), 질량(㎏) 이외에 시간(sec), 온도(K), 전류(A), 광도(cd), 물질량(mol)의 표준을 확보하고 국가표준검정기관으로 표준연구소를 설립하여 국제수준과 일치하는 고도의 정밀한 표준을 공급하게 하였다.
1883년 광물·제지·양조 등에 대한 분석시험소가 당시의 전환국(典圜局: 근대 화폐의 주조를 맡았던 관아) 소속으로 최초로 기관이 설립된 뒤, 1912년 중앙시험소로, 1945년 상공부 소속 중앙공업연구소로 개편되었으며, 1961년에 상공부소속 국립공업연구소로 바뀌어 운영되어 오다가 1971년 마산도자기시험소를 부설하였다.
1973년 1월 공업진흥청 산하 국립표준시험소로 개편되어 계량표준업무를 흡수한 뒤, 1976년 4월 국립공업시험원으로 개편되어 계량표준업무의 현대화계획에 따라, 공업기술개발조사연구, 공업제품 및 시험·분석·감정·계량기의 검정 및 교정업무와 기술지원업무로서 중소기업기술지도·기술훈련·기술강습회·도자기기능공양성 등의 업무와 화학시험부를 비롯한 5개 부에서 각기 다른 시험업무를 실시하였다.
화학시험부는 유기화학·무기화학·고분자화학·연료·섬유·식품가공·전기화학·화학비료·표면처리 및 일반요업제품에 대한 시험업무를 맡았으며, 종합특수시험부는 종합화학분석·종합물성시험·신뢰성시험·공해시험을 하였다.
기계금속부는 기계요소·산업기계·열기계 및 금속에 대한 시험업무를 맡았고, 전기전자부는 전기 및 전자공업제품과 그 응용기기에 대하여, 계량검정부는 표준원기의 보관, 계량기에 관한 업무를 분담, 수행하였다. 그 뒤 1991년 국립공업기술원으로 개칭하였고, 1996년에는 중소기업청 소속 국립기술품질원으로 개칭되었으며 이후 산업자원부 및 지식경제부 소속을 거쳐, 2013년에는 산업통상자원부 소속 국가기술표준원으로 명칭이 변경되었다.