Nas ciências de forma geral (e na física de forma mais explícita), grandezas físicas são as propriedades mensuráveis de um fenômeno, corpo ou substância. Sendo necessário que essas propriedades possam ser expressas quantitativamente (propriedades que podem ser medidas, representadas e, calculadas):

• No caso das grandezas escalares: por meio de um número (sua magnitude ou módulo) + e de uma "referência de tamanho" (sua unidade de medida);
• No caso das grandezas vetoriais: por meio de um número (sua magnitude ou módulo), + de uma "referência de tamanho" (sua unidade de medida) + e de uma orientação (formada por uma direção e um sentido).

A partir dessa definição podemos, por exemplo, dizer que o comprimento, a quantidade de matéria e a energia são grandezas físicas, enquanto as notas de uma prova, o preço de um objeto e a intensidade de um sentimento não são. Em contrapartida, os objetos ou fenômenos naturais em si não são grandezas físicas. A água, por exemplo, não é uma grandeza física, entretanto quaisquer das suas propriedades que podem ser medidas (ou mesmo inferidas) assim são reconhecidas. A título de exemplo, são grandezas físicas da água: sua temperatura de ebulição, sua densidade, sua entalpia de formação, sua condutividade térmica, entre outros; são grandezas físicas de um corpo composto de água: seu volume, sua temperatura, sua massa, sua entalpia absoluta, entre outros.

Existem inúmeros tipos de grandezas físicas, cada qual associada a um diferente tipo de unidade de medida. Uma unidade de medida tem um tamanho unitário arbitrariamente definido, e é por meio de um processo de comparação quantitativa (medição) com esse padrão unitário que determina-se a magnitude de uma grandeza física. Isto é, quantas vezes o tamanho unitário está contido na medida que está sendo feita. Podem, também, existir diferentes unidades de medida para um mesmo tipo de grandeza física; usa-se corriqueiramente a polegada como medida de comprimento em favor do oficial metro. A união de determinadas unidades de medida dá origem a um sistema de medida.