《周礼·夏官》（约5世纪成书）中记载有：“挈壶氏：掌挈壶以令军井……凡军事，縣（悬）壶以序聚𣟄（柝）……皆以水火守之，分以日夜。”“序聚𣟄”是说根据漏壶的标示按时敲木梆报时的意思。“水火”操作是控制水温的措施。图1是现存最古老的三只刻漏实物之一，其形制与图2类似。图2中壶盖上的长方孔应是插“箭”的口，“箭”是用竹木制成指示水深的标尺，上面的刻度即标志时间，下端装在一个浮体上，随水面升降。由水面下降显示时刻的漏壶属沉漏一类。沉漏的水压随水面而降低，流速很难均匀化，以致箭的分度不易准确。约在汉代发明了浮漏：从一个漏壶流出的水，流入一个直柱形容器，箭在其中便逐渐上浮。只要流注均匀，箭刻便可均匀上升，计时易于精确，为了得到均匀水流，自东汉起就采用复式漏壶：从第一个漏壶向第二个漏壶注水，重叠使用二级以至六级，最后的漏壶才把水注入放置浮箭的壶。这种方法使添水操作的断续性得以平滑。

图1 兴平县1958年出土的西汉刻漏

图2 《三才图会》【明万历丁未(1607)刻本】中的漏壶图

宋天圣八年（1030）燕肃（生卒年不详）发明“莲花漏”，精度大为提高。其法是使漏壶水面总保持漫溢高度，从而使水压稳定而流速不变。沈括承袭这一成果，于熙宁七年（1074）在司天监制成玉壶浮漏，还写了一篇呈皇帝的《浮漏议》，这是现存关于刻漏的最详尽的也是最高水平的文献，全文完整地收存在《宋史·天文志》中。在燕肃和沈括的刻漏中，影响水流的两个主要原因互相补偿：一是水的黏滞性。当温度升高时，黏滞度便减小，水流变快；二是水面高度。当温度升高时表面张力减小，漫溢水面便微微降低，水压随之降低而水流变慢。适当选择结构尺寸，就可以使两个相反的变化近于完全抵消，达到最佳效果，即是水流受温度变化的影响极小，刻漏更为准确；可说是世界上最精密的漏水计时器。沈括在《梦溪笔谈》中宣称，他用自己的刻漏证明了古代人从天文观察中得出的“冬至日行速，夏至日行迟”的结论。

古代使用精密漏壶的场合几乎都是天文观测，如测定冬至、夏至和日月食的太阳方位。因此，要求漏壶提供守时服务的时间不过数日，数日之间气温的变化不会很大，而且精密漏壶都置于密室，因此温度的影响并不严重。好的漏壶与当时的方位测量在精度上是可以匹配的。

世界上其他国家古代也发明并发展了漏水计时技术。现存最古的实物是埃及公元前14世纪所制，在盛水容器底有一小孔，水从孔下泄而水面渐低，内侧壁上有刻度，以水面所对刻度标示时间。公元前3世纪希腊人法庭上计时，即用漏壶。后来罗马人加以改进，使漏水进入一圆柱筒，筒内浮子匀速上升，推动齿轮机构，转动指针示时。伽利略做落体实验，也用漏水计时。在欧洲和阿拉伯这种记时装置一直用到16世纪。