时标体现时刻和时间间隔两个基本概念，坐标上的点代表时刻，两点之差代表时间间隔。时标具有连续性、稳定性和准确性三个主要特性。作用是产生连续、稳定、准确的标准时间频率信号，供授时系统或用户使用。

在追求更稳定、可复现的周期运动过程中，时标的发展经历了世界时、历书时及原子时的变迁。世界时及历书时均以天文观测为基础，统称为天文时。世界时是以地球自转运动为参考的时标，基于地球自转周期导出秒定义——平太阳秒是世界时（UT）的基础，在格林尼治子午线上的平太阳时称为UT0，靠摆钟进行守时（即时间保持）。随着较为精确的石英晶体振荡器的出现，发现了由于地极移动而引起的误差，为消除这种影响，产生了新时标UT1，成为应用最广泛的天文时，由于地球运动的不均匀，UT1每日有±3毫秒的变化。在时钟的精确度进一步改进后，又发现由地球自转率的季节性变动引起的UT1的周期性变化，这些影响经修正后，产生一种更加均匀的时标称为UT2。后来发现地球公转的周期更加稳定，国际天文学联合会于1956年决定采用以地球公转运动为基础的时间标准，即历书时（ET），从1960年开始，历书时取代世界时作为国际时间标准。历书时的秒长在理论上是均匀的，但要得到这样的秒长需经过长期观测。

1955年，第一台铯原子钟的研制成功，开启了原子时时代。1967年，第13届国际计量大会通过了新的秒定义，用原子秒取代了天文秒。国际原子时（TAI）是根据原子秒定义的时标，是一种连续性时标，由1958年1月1日0时0分0秒起，以日、时、分、秒计算。由于原子时与世界时在长期运行中逐渐出现偏差，为满足各种时间频率用户的需求，国际电信联盟（ITU）1972年定义了一种称为协调世界时（UTC）的折中时标，并成为全球统一使用的标准时间。UTC由TAI加闰秒实现，以保证协调世界时与世界时UT1相差不会超过0.9秒。

位于巴黎的国际计量局（BIPM）通过组织各国守时实验室参加的国际原子时合作实现TAI，再通过加入国际地球自转与参考系统服务组织（IERS）发布的闰秒信息产生UTC。各守时实验室基于守时原子钟（组）和时间频率比对装置组建连续运行的守时系统进行守时，并向BIPM报送相关数据，通过BIPM计算并发布的时间公报进行驾驭，产生实时的物理时标——地方协调时UTC（k），如中国计量科学研究院（NIM）产生和保持的国家原子时标基准UTC（NIM）。