O conceito de toupeira foi desenvolvido pela primeira vez por Amedeo Avogadro, um cientista italiano, em 1811. Avogadro propôs que volumes iguais de gases, à mesma temperatura e pressão, contêm um número igual de partículas (moléculas ou átomos). Esta ideia, conhecida como lei de Avogadro, lançou as bases para o conceito de toupeira.

No entanto, foi somente em 1967 que a toupeira foi oficialmente definida e adotada como unidade padrão para medir a quantidade de substância. Essa definição foi estabelecida pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC), que definiu o mol como a quantidade de substância contendo exatamente 6,02214076 × 10²³ partículas (átomos, moléculas, íons ou elétrons). Esse número, conhecido como constante de Avogadro (Nₐ), representa o número de partículas presentes em 12 gramas de carbono-12 puro (¹²C).