ในสมัยจอมพล ป. พิบูลสงครามดำรงตำแหน่งนายกรัฐมนตรี เมื่อ พ.ศ. 2481 ได้มีการสร้างหลักกิโลเมตรไปพร้อม ๆ กับการสร้างถนนพหลโยธิน โดยเริ่มแรกนั้นใช้ในจุดประสงค์เพื่อเป็นการกำหนดค่าบำรุงรักษาเส้นทางของกรมทางหลวง โดยใช้รหัสแขวงที่ปรากฏบนหลักเป็นส่วนแบ่งความรับผิดชอบ นอกจากนั้นยังสามารถใช้เป็นหลักฐานสำคัญในการออกโฉนดที่ดิน หรือการเวนคืนที่ดิน แต่ในปัจจุบัน เมื่อมีการปรับปรุงถนนหรือการสร้างทางใหม่ หลักกิโลเมตรที่แท้จริงอาจคลาดเคลื่อนไปจากที่ตั้งเดิมจนต้องมีการวัดระยะเพื่อวางหลักใหม่ ทำให้ใช้อ้างอิงตำแหน่งเกี่ยวกับที่ดินไม่ได้ จุดประสงค์สุดท้ายจึงตกไป

หลักกิโลเมตรในประเทศไทย เป็นเสาปูนสี่เหลี่ยม ยอดสามเหลี่ยมหรือพีระมิด ทาสีขาว ด้านที่ติดถนน (อาจจะมี 2 ด้านก็ได้) มีสัญลักษณ์ของหน่วยงานที่รับผิดชอบ เช่น กรมทางหลวงจะใช้ตราครุฑ กรมโยธาธิการจะใช้รูปเทวดา 3 องค์ เป็นต้น พร้อมหมายเลขทางหลวง และมีเลขกิโลเมตรสำหรับเส้นทางนั้น ๆ อยู่ใต้สัญลักษณ์ของหน่วยงาน ด้านข้างมีชื่อสถานที่เช่นจังหวัดหรืออำเภอ พร้อมตัวเลขบอกระยะทางจากสถานที่ดังกล่าวที่ต้องเดินทางบนถนน (ไม่ใช่การกระจัด)

บริเวณถนนบางแห่งที่ไม่สามารถติดตั้งหลักกิโลเมตรได้ เช่นบนสะพาน หรือด้วยเหตุผลอื่นใด จะใช้ ป้ายกิโลเมตร ติดตั้งไว้แทน ซึ่งมีลักษณะเป็นห้าเหลี่ยมคล้ายหลักกิโลเมตรเมื่อมองจากด้านหน้า และมีรายละเอียดคือสัญลักษณ์ของหน่วยงานกับเลขกิโลเมตรเท่านั้น และบนถนนบางสายจะมีการติดตั้ง หลักร้อยเมตร หรือ ป้ายร้อยเมตร เป็นระยะ เพื่อการวัดระยะทางที่แม่นยำมากขึ้น

• หลักกิโลเมตรทั่วไป ตามทางหลวงในประเทศไทย
• หลักกิโลเมตรในมุมมองระยะใกล้
• หลักกิโลเมตรขนาดใหญ่ ในจังหวัดเชียงใหม่
• หลักกิโลเมตรขนาดยักษ์ ในจังหวัดอุดรธานี
• หลักกิโลเมตรแบบสูง ในจังหวัดเพชรบูรณ์
• หลักกิโลเมตรห้าเชียง สี่แยกภาคเหนือ
• ป้ายกิโลเมตร (ย่อย) ชนิดโลหะ สำหรับทางหลวงแผ่นดิน
• ป้ายกิโลเมตร (ย่อย) ชนิดโลหะ สำหรับทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง (แบบปัจจุบัน)
• ป้ายกิโลเมตร (ย่อย) ชนิดโลหะ สำหรับทางหลวงพิเศษระหว่างเมือง (แบบเดิม)