Qua nhiều thời đại, con người đã sử dụng nhiều cách thức đo thời gian, chằng hạn như tính chu kỳ quay của trái đất, thời gian mặt trời mọc và lặn, sự di chuyển của mặt trăng , các ngôi sao và sự thay đổi mùa màng.
Chu kỳ của trái đất quay quanh mặt trời được gọi là thời gian thiên văn. Năm thiên văn gồm có 365 ngày 6giờ 9 phút và 9.54 giây.
Những cách thức lâu đời nhất được sử dụng để đo thời gian là đồng hồ nến, đồng hồ nước, đồng hồ mặt trời, đồng hồ cát.
Đồng hồ nến đo thời gian bằng cách tính thời gian cháy hết của một cây nến.
Đồng hồ nước là một cái chậu và một chỗ rò rỉ nước xuống một cái chậu khác. Đơn vị thời gian là thời gian rò rỉ hết nước từ một cái chậu này sang một cái chậu khác.
Tương tự, đồng hồ cát cũng vậy. Nó là một thùng chứa cát, những hạt cát rơi từ thùng này sang thùng khác là một đơn vị thời gian.
Đồng hồ lên dây cót được phát minh vào cuối năm 1400. Đồng hồ hiện đại ngày nay gồm có hai loại chính : đồng hồ máy và đồng hồ điện tử.
Đồng hồ máy khi dùng ta phải lên dây nó mới vận hành được, còn đồng hồ điện tử chạy bằng pin. Đồng hồ Quartz là đồng hồ chạy bằng pin, nó vận hành theo sự dao dộng của tinh thể thạch anh. Và mức chính xác của nó lên tới 60 giây trong một năm.
Vào thập niên 1970, đồng hồ kỹ thuật số (digital) đã trở nên phổ biến. Loại đồng hồ này chạy rất chính xác, nó có một hệ thống hiển thị bằng tinh thể lỏng hoặc hệ thống hiển thị bằng đèn diốt và nó cũng được làm bằng thạch anh.
Dụng cụ đo thời gian chính xác nhất là đồng hồ nguyên tử. Nó đo được tốc độ dao động của các nguyên tử Sezi (cesium) hoặc khí amoniac. Người ta tính rằng trong một triệu năm, đồng hồ nguyên tử mới sai lệch chỉ có vài giây.