Cần phải thực hiện một khối lượng công việc lớn trong giai đoạn đo lường. Công việc này cũng có tác động lớn đến hiệu suất của các giai đoạn tiếp theo, do đó, việc hiểu rõ và áp dụng các kết quả của trạm thu phí là rất quan trọng. Các hoạt động được thực hiện trong mô-đun này sẽ định hình cách thức diễn ra của phần còn lại của quy trình. Do đó, cần hết sức chú ý đến nó. Các mục tiêu chung của một mô-đun đo lường thành công như sau:

Các chỉ số được thống nhất chung: Một dự án Six Sigma thành công cần theo dõi một số lượng lớn các biến số. Các biến số này bao gồm đầu vào, đầu ra và các tham số quy trình. Để đảm bảo các biến số này được duy trì ở mức tối ưu, cần thống nhất phương pháp đo lường chúng. Điều này bao gồm việc chia nhỏ các đầu vào thành đơn vị nhỏ nhất. Nó cũng bao gồm việc phát triển các số liệu tổng hợp, trong đó nhiều hơn một biến số tạo nên số liệu dựa trên giá trị trung bình có trọng số. Các biến quyết định và giá trị trung bình có trọng số phải được xem xét cẩn thận để đảm bảo báo cáo chính xác và hành động chính xác.

Định nghĩa hoạt động của các chỉ số: Triết lý Six Sigma luôn dựa trên sự thật khách quan hơn là kiến ​​thức ngầm. Chính vì lý do này, không chỉ các biến số và biến số hợp thành cần được xác định, mà cách tính toán chúng cũng phải được đề cập rõ ràng trong tài liệu. Sẽ có khả năng xảy ra sự mơ hồ và nhầm lẫn ở giai đoạn sau, trong trường hợp các định nghĩa có thể được diễn giải theo nhiều cách.

Kế hoạch thu thập dữ liệu: Cần lập kế hoạch thu thập dữ liệu tương ứng với các biến đã chọn. Kế hoạch này bao gồm việc phân công trách nhiệm rõ ràng về việc thu thập dữ liệu. Nếu quy trình thu thập dữ liệu đã được cơ giới hóa, thì người chịu trách nhiệm giám sát tính chính xác và độ tin cậy của quy trình cũng phải được nêu rõ.

Kế hoạch lấy mẫu: Việc thu thập dữ liệu dân số cho một dự án Six Sigma rất tốn kém và không khả thi. Có nhiều kỹ thuật lấy mẫu khác nhau có thể ước tính gần đúng dữ liệu dân số. Phương pháp Six Sigma cung cấp một hướng dẫn nêu rõ kỹ thuật lấy mẫu nào cần được sử dụng khi nào. Tuy nhiên, quyết định phải được đưa ra và thông tin lấy mẫu phải được đưa vào kế hoạch thu thập dữ liệu để tham khảo sẵn sàng nếu có sự mơ hồ phát sinh ở giai đoạn sau.

Hệ thống đo lường đã được xác nhận: Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, mô-đun đo lường bao gồm Phân tích hệ thống đo lường, xác nhận dữ liệu thu thập được từ quy trình thực sự đáng tin cậy và có thể được sử dụng để phân tích thêm.

Một giai đoạn đo lường thành công đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các phòng ban khác nhau trong tổ chức, các chuyên gia thống kê và nhóm Six Sigma. Việc phần mềm có thể cần thiết ở giai đoạn này cũng khiến việc đào tạo nhân sự liên quan cho việc sử dụng phần mềm trở nên quan trọng.