Fyysikko Max Planck (1858–1947) ehdotti ”luonnollisia yksiköitä” (natural units, n.u.), jotka perustuvat kokonaan luonnonvakioihin. Esimerkiksi pituuden yksikkö on tällöin Planckin pituus, jonka likiarvo on 1,616 × 10⁻³⁵ metriä, ja sähkövarauksen yksikkö on Planckin varaus, noin 1,876 × 10⁻¹⁸ coulombia. Ks. erityisesti ajan luonnollinen ja atominen yksikkö.
Myös muita samantapaisia ”luonnollisten yksiköiden” järjestelmiä on ehdotettu. Sana ”luonnollinen” viittaa tässä lähinnä luonnontieteeseen, tarkemmin sanoen moderniin fysiikkaan.
Luonnollisille yksiköille ei yleensä käytetä erityisiä nimiä, vaan sellaisia kuvauksia kuin ”nopeuden luonnollinen yksikkö” (n.u. of speed), mutta niillä on erityisiä symboleita kuten c0.
Tällaisten yksiköiden suhde arkielämän suureisiin on etäinen, mutta järjestelmällä olisi teoreettisia etuja eräillä fysiikan aloilla. Vaikka ”luonnollisten yksiköiden” järjestelmät ovat jääneet vähälle käytölle, eräitä niiden takana olevia periaatteita on otettu huomioon. Tästä yksi esimerkki on metrin määritelmän muuttaminen luonnonvakioon (valonnopeuteen) eikä prototyyppiin perustuvaksi. Tällöin kuitenkin pituuden yksikkö metri säilytettiin, korvaamatta sitä ”luonnollisella yksiköllä”.
Atomiyksiköt eli atomiset yksiköt (atomic units, a.u.) perustuvat atomien ja alkeishiukkasten ominaisuuksiin ja ovat samantapaisia kuin ”luonnolliset yksiköt”. Osittain kyse on samoista yksiköistä: elektronin massa ja aktion yksikkö (redusoitu Planckin vakio). Lisäksi atomiyksiköitä ovat varauksen atomiyksikkö alkeisvaraus, pituuden atomiyksikkö bohr ja energian atomiyksikkö hartree ja ajan atomiyksikkö.