原子的绝对质量很小，如果用千克来表示，很不方便。于是采用¹²C一个原子质量的1/12作标准，其他原子的质量跟它比较所得的值，就是这种原子的相对原子质量。根据国际上对原子量的定义可知，原子量只是原子的相对质量。因此，就有一个选定什么元素的原子作为比较标准的问题。历史上解决这个问题有如下的经过：

1803年道尔顿首先提出，以氢原子质量为1作为原子量的标准。用比较的方法测定其他元素原子的相对质量（氢是已知的密度最小的元素，这样别种元素的原子量皆大于1），这样测出氧原子量是15.88。后来，鉴于氢的化合物远不如氧的化合物多，为测定原子量的方便（过去大都用测定元素当量的方法求原子量）起见，改用氧元素的一个原子的质量为16作标准（实际上是氧的几种同位素的平均质量），来测定其他元素的原子量。这样测得氢的原子量是1.008。由于当时人们尚未发现氧元素有同位素，所以以氧原子量为16这个比较标准一直沿用了60多年。

1927-1929年发现自然界中的氧含有三种同位素，即¹⁶O、¹⁷O和¹⁸O。根据1940年比较精确的质谱测定自然界中三种同位素的丰度，¹⁶O的含量占99.759%，¹⁷O的占0.037%，¹⁸O的占0.204%。因此，用天然氧作为原子量的标准就不够完善了。当时物理学界随即改用¹⁶O等于16作为标准，但化学界仍采用天然氧等于16作标准。当用物理标准时，氧的各种同位素的原子量分别为：

¹⁶O=16.0000

¹⁷O=17.0045

¹⁸O=18.0049

所以自然界中氧的平均原子量应为：16.0000×99.759%+17.0045×0.037%+18.0049×0.204%=16.0044

这样物理学上采用的原子量和化学上沿用的原子量由于选用标准不同而出现如下比值：

16.0044/16.0000=1.000275

也就是说两者采用标准相差约万分之三。从20世纪40年代开始，国际原子量委员会才用了1.000275作为两种标准的换算因数，即：

物理原子量=1.000275×化学原子量

物理学和化学学科有着密切的联系，原子量标准不同很容易引起混乱。1959年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）提出以碳的同位素¹²C=12作为原子量的标准（即以¹²C质量的1/12作为标准），并取得国际纯粹与应用物理联合会（IUPAP）的同意，于1961年8月正式决定采用碳的同位素¹²C=12作为原子量的新标准。同年发布了新的国际原子量表。

之所以采用¹²C作为原子量的标准的原因大致是：（1）碳形成很多高质量的“分子离子”和氢化物，利于测定质谱；（2）¹²C很容易在质谱仪中测定，而用质谱仪测定原子量是现代最准确的方法；（3）采用¹²C后，所有元素的原子量都变动不大，仅比过去减少0.0043%；（4）这种碳原子在自然界的丰度比较稳定；（5）碳在自然界分布较广，它的化合物特别是有机化合物繁多；（6）密度最小的氢的原子量仍不小于1。