时间是人们生活与工作中的基本要素，守时方法与技术自古有之，并不断发展提高。古代守时主要以简单的木质、石质、金属类仪器或机械设备为主，现代守时则以各类原子钟和精密天文测量为主。

白昼黑夜的交替，四季的轮回变换是人们最早建立起来的时间观念。时间与人们的日常生活息息相关，而通过时间的计量与保持，可以帮助人们更好地进行生产活动。于是，逐渐出现了各种用来测量与保持时间的守时仪器与设备。

远古的时候，人们通过太阳的升降来判断一天的早晚。“日出而作，日入而息”这句话其实也体现了人类利用自然现象进行的最简单的计时方式。但是，随着社会文明的发展和进步，这种计时方式已经不能满足日常生产生活的需要，人们开始探索研究利用人造的工具来计时和守时，于是逐步发明了日晷、漏刻等简陋的计时与守时工具。

日晷是中国古人利用太阳在一天中的运动轨迹而测得时刻的一种计时仪器。太阳由东向西移动，投向晷面的晷针影子也会慢慢地由西向东移动，于是，移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。漏刻同样是中国古老的计时工具，通过计算容器中流出的水量来计量时间。中国古代还出现过以称量水重来计量时间的称漏和以沙代水的沙漏。沙漏根据流沙从一个容器漏到另一个容器的数量来计量时间。

机械结构计时工具的出现，使得计时器摆脱了天文仪器的结构形式，人类对计时的研究得到了突破性的新发展。1090年，中国北宋宰相苏颂主持建造了一台水运仪象台，该仪象台具有比较复杂的齿轮传动机构，能报时打钟，而且有擒纵器，结构已近似于现代机械钟表的结构，且每天的误差仅有1秒，可谓是机械钟的鼻祖。

在16世纪的欧洲，意大利天文学家伽利略（Galileo Galilei，1564～1642）从教堂吊灯的摆动中受到启发，通过多种试验发现了单摆的等时性，提出利用单摆制造钟表，同时让他的两个孩子设计了制造钟表的图纸，但他们并没有制造出来。1656年，荷兰物理学家惠更斯（Christiaan Huygens，1629～1695）通过大量的理论研究与实践，应用伽利略的理论制造出了人类历史上的第一个摆钟。

1921年，美国的W.G.加迪（Walter G. Cady）制造了世界上第一个石英晶体振荡器，简称石英晶振。加拿大W.马利逊（Warren Marrison）等于1927年，在贝尔实验室使用石英晶振制造了首台石英钟，它体积很大，差不多有两个衣柜那么大，每天差约0.1秒。20世纪40年代的石英钟每天差约百分之几秒，到了50年代，石英钟一昼夜的误差只有万分之一秒左右。人们手上戴的石英表和家里挂的石英钟都是石英钟的一种，但属于比较低级的，因使用的石英片又小又薄，受温度变化影响，不是很准；但在短时间内非常准确，足以满足人们的日常需要，加上价格便宜，又不用像机械表那样每天上弦，因此很受欢迎。

机械钟摆和石英晶振的计时精度，满足了人们日常生产生活的需要，但随着科技的飞速发展，在一些特定的科技领域，例如航天航空、测绘、导航、通信等领域，需要更稳定、更准确的产品来提供精确的时间频率。于是，1949年世界上第一台原子钟在美国的国家标准技术研究所（NIST）诞生。

由于不同的原子具有不同的特性，又研制出铯原子钟、氢原子钟、铷原子钟等商用原子钟，俄罗斯的氢原子钟是现阶段世界上性能最好的氢原子钟之一。铯喷泉频率基准装置、铷喷泉频率基准装置、光频率标准等新型秒复现装置也在快速发展，这类装置具有最高的频率准确度，可达10^-16水平。