Bei der direkten Messung wird die Messgröße unmittelbar mit einem Maßstab oder Normal verglichen. Einfache Beispiele einer direkten Messtechnik sind das Anlegen eines Maßstabes an die zu bestimmende Länge oder der direkte Vergleich einer zu messenden elektrischen Spannung mit einer einstellbaren Referenz-Spannung auf einem Spannungs-Kompensator.
Messsysteme und indirekte Messmethoden machen Größen auch dann messbar, wenn sie auf direktem Wege nicht zugänglich wären. Man beschreitet sozusagen einen Umweg oder kombiniert verschiedene Unbekannte zu einem zusammenhängenden System. Beispielsweise wäre der Abstand von Erde und Mond durch direkten Vergleich mit einem Maßstab kaum zu bestimmen, da es keinen solchen mit geeigneter Länge gibt. Über die Laufzeit von Licht- oder Radiowellen gelingt es hingegen seit 30 Jahren (heute schon auf wenige Millimeter genau).
Als Variante bzw. Erweiterung der indirekten Messmethoden können sog. Simultanmessungen gelten. In vielen Bereichen von Naturwissenschaft und Technik werden gleichzeitige Messungen von verschiedenen Punkten aus vorgenommen. Der Zweck ist die Elimination von Zeitfehlern, die Minimierung von Messfehlern oder die Aufdeckung von systematischen Fehlerquellen.