我国古代对水钟的发展做出了突出贡献。最著名的例子是北宋初年（大约公元1田6年）苏颂设计制造的“水运仪象台”。
水运仪象台高3丈5尺6寸5分（约12米），宽2丈1尺（约0.33米），是一座上狭下广的3层木结构建筑。全台由水斗、木轮、钩状铁拨等组成传动系统。它用水作动力，是一架复杂的天文仪器。它的计时部分原名“昼夜机轮”，是一具精巧的水钟。在这里，苏颂使用了相当于现代钟表中的擒纵器的一列卡子和枢轮杠杆装置，通过大小齿轮的啮合控制水斗转动的枢轮运轮运转速度。整个计时部分共有5层木阁。第一层是昼夜钟鼓轮，轮上有3个不等高的小木柱（起凸轮作用），可按时拨动3个木人的拨子，拉动木人手臂，一刻打鼓，时初摇铃，时正敲钟。第二层是昼夜时初正轮，轮边有34个司辰木人，表示12个时辰的时初、时正，相当于24小时。该轮上的24个木人随着轮子转动按时在木阁门前出现。第三层是报刻司辰轮，轮边有％个司辰木人，每刻出现1人。第四层是夜漏金钲轮，可以拉动木人按更序击钲，报告更数，并且可以按季节调整，以适应昼长夜短的变化。第五层是夜漏司辰轮，轮边设38个司辰木人，木人位置可按季节变动，从日落到日出按更序排列。
苏颂主持制造的这架水运仪象台，不仅继承了我国汉、唐以来的天文学和机械学上的成就，同时还有创新。昼夜机轮就是世界上最早的天文钟，它所用的擒纵装置也被公认为世界上机械钟的祖先。
但是，苏颂等人的这项发明并未得到封建王朝的支持和鼓励。当时有一位翰林曾以阴阳五行说来非难和阻挠仪象的制造和安装。他胡说什么宋朝是以火德称王于天下的，这个仪象台名为水运，不是国家的吉兆，因为水可以克火。他的奏折送到皇帝那里，皇帝就听信谗言，命令把“水运”二字取消，改名为“元枯浑天仪象”
，并让把它安放在京城（今河南开封）西南角，因为据他们说，西方属金，南方属火，金火夹攻，可以镇住水。这实在是愚昧、荒唐！
后来，金兵攻陷开封，北宋灭亡。这架杰出的天文钟为金兵缴获，移置于北京。但由于战祸连绵，秩序紊乱，至使这一重大发明未得推广、应用，停滞达百年之久。
苏颂的水钟可以说是一种最早的机械摆轮，是已知的以机械运动的周期作为计时标准的最早尝试。由于是通过流水计时，而不是通过机械装置本身的运动计时，因此，也可以把它看做从稳定流水守时到机械振动守时的过渡。
随着十字军东征，中国时钟制造技术传到了欧洲，刺激欧洲人去制造类似装置。当然，一个聪明人，一旦知道某种东西是怎样做出来的时候，他常可找到自己做这种东西的办法来。从严格的专业意义上说，水钟和机械钟的根本差别仅在于，前者涉及一个持续不断的过程（水从孔眼中流出），而后者则由一个不断重复的机械运动来控制。我们不是说欧洲人大约在13世纪发明的机械钟，特别是擒纵装置完全是照抄中国的。它们之间有区别，例如欧洲人不用枢轴和定时杆，而用心轴和冕状齿轮控制时钟机械的运动。但他们所依据的原理来源于中国，这是中外科学家大多承认的事实。
机械钟的发明是使将昼夜划分为等长的24小时制在欧洲得到普遍承认的决定性一步。意大利的米兰于1335年设立了公共钟，按1天24小时报时。
早期机械钟的钟速取决于驱动轮，而驱动轮又受到动力机构中摩擦力变化的影响，因此精度很低，每天要差1刻钟以上。
把1小时划分为60分，1分划分为60秒是在1345年左右提出的，当时是为了表示一个月蚀的周期。但这只限于理论计算，没有进行实际测量，迟至17世纪中叶，机械钟还只有一个指针，钟面上也只有小时和四分之一小时的刻度。
由于缺少计量短时间的精确方法，所以尽管机械钟已经问世，科学时间概念的发展仍然受到严重阻碍。
摆钟的发明
对改进早期机械钟作出重大贡献的，是伟大的意大利科学家伽利略。他发现了摆的等时性原理。关于等时性原理，我们可以简单地作这样解释：
当摆（单摆）获得一定动能时，它便从静止位置“0”向位置“1”运动，摆不断升高，到达最高点“1”以后，速度为零；随后又在重力作用下向下运动。经过“0”时，它的速度最大，然后摆向位置“2”，达到最高点位置“2”时速度为零，以后又在重力作用下往回摆动。
实验证明，它每摆动一周，所经历的时间都是相等的，这就叫摆的等时性原理。
摆的均匀摆动是人们继滴漏之后发现的一种真正的人造周期运动。从17世纪早期起，西方的工艺家们便把它运用到时钟上，作为稳定的“定时器”，使机械钟能够指示出“秒”，从而把计时精度提高了近100倍。
随着社会生产力的发展，世界上使用齿轮机械的计时器诞生了。最早的要算是我国宋朝苏颂等人发明的“水运仪象台”，国际上称之为“苏颂钟”，计时甚为精巧。1955年英国剑桥大学教授德里克·丁·德索拉·普顿斯与李约瑟在追溯钟的家世时，认为苏颂钟是现代天文钟的鼻祖。
摆钟是17世纪时才发明的。相传意大利天文学家伽利略在年轻的时候，有一次到教堂中去念圣经时，看见主教台上的吊灯在摆动。他就数自己脉博跳动的次数，来计量吊灯来回摆动的时间，发现了吊灯来回摆动一周的时间是一样的，也就是摆动周期不变，这个规律叫做摆的等时性。后来伽利略根据摆的等时性原理，在1640年设计了摆钟。它的结构虽然简单，但是现在的摆钟就是从它发展起来的。
历史上头一个制作出实用的摆钟的人是荷兰的惠更斯。他在1656年做的一个摆钟，比当时的任何钟都准确。两年之后，1658年，英国科学家虎克制造了有摆轮的怀表。167年英人丹尼索·勒康制成的怀表有两根针（时针与分针），表面直径约6厘米，便于携带。
最初的钟表只有一根时针，公元1550年前后增加了分针，1760年才出现秒针。3根针的出现，表明钟表制造技术已经有很大的提高。
最精确的钟表是天文台上的天文钟。天文钟有好几种，最有名的是里弗列尔钟与邵特钟。普通的摆钟是放在空气中，由于空气的温度、气压、湿度等的变化，会影响摆的摆动周期，使钟走得不那么均匀准确。里弗列尔钟是放在玻璃罐中，罐中的空气已大都抽空（真空），减少了气压变化的影响。再将钟放在很深的地下室内，那里一年中的温度变化不超过1度，能使钟运行得十分均匀。里弗列尔钟在一昼夜中的变化约为1／100秒。
更精确的天文钟是邵特在1920年发明的钟（称之为邵特钟）。它的特点是有两个摆。一个是自由摆，它控制子钟的摆，强迫它和自己同节拍地摆着。子钟的摆与钟表机械连在一起，指示时间。邵特钟走一昼夜的误差在1／1000秒左右。邵特钟被认为是机械钟表中最好的一种。
天文钟都存放在恒温恒压的地下室内，人们不轻易到那里去（因为人的体温与呼吸会改变地下室内的温度），那么，怎么知道时间呢？原来，天文钟都另设有一个钟面，它用电线与地下室内工作的母钟连系，这个地面上的钟（叫工作钟或子钟）的时刻与母钟的时刻是一致的，人们只要看地面上的工作钟，就知道时刻，真可说是“上下一条心”。
邵特钟的精确度是很高的，人们曾经利用它发现了地球自转的不均匀性。但是它还不是最高的，而且它也害怕震动，一次不大的地震就会使摆钟停顿或走得不准确。
电子钟表
人们掌握了电的振荡特性以后，就开始用电的振荡来制造钟表了。
电子钟表的突出特点是用电的振荡决定走时精度，以至完全代替了机械手表中的游丝、摆轮。并且用电能代替了原来的机械发条。一般说来，人类的计时工具发展到现在可以分为两大类，一类是机械钟表，另一类是电子钟表，后面我们将要讲到的晶体钟、原子钟都可算作高级的电子钟表。这里我们首先谈一谈世界上已开始广泛应用的电子手表。
普通手表，我们比较熟悉，而电子手表却有些陌生。电子手表是制表工业上的一朵鲜艳的新花。一只新型的电子手表，表面上有6位数字，分别显示时、分、秒，按下一个旋扭时，表面上的时、分、秒显示，立刻变成月、日、星期显示。它还能根据相应的月份，自动判断出28天、30天或31天。夜间看表时，只要按一下另一个旋扭，表内小灯就会发光，照亮表面数字，非常精妙。
电子手表在它们的“钟表兄弟”中，算是资历最短的一个了，但是它的发展却很迅速，从刃年代中期瑞士制成了第一代电子手表以来，短短的20几年中，已经过了4代的演化过程。
原始的电子手表，即第一代电子手表，是电子手表和机械手表相结合的产物，游丝摆轮和电的振荡并存。不过走时精度不再决定于游丝的摆轮，而是决定于电的振荡了。因为还有游丝和摆轮，故把第一代电子手表叫做“游丝摆轮式电子手表”。
第一代电子手表的基本工作原理是这样的：微型电池给晶体管振荡器提供能量，使之产生并维持振荡。在振荡过程中，电感线圈的磁场发生周期性的变化，作用于摆轮上的永久磁铁，推动摆轮，使它按着磁场变化的周期（即振荡周期）来回摆动，再通过齿轮系统带动指针转动，指示出时间来。
第一代电子手表还是很粗糙的，它的走时误差为每天15秒左右，与机械手表相比，还看不出很大的优越性，但它却是一个很有生命力的新生事物，必将不断地发展和完善。
在第一代电子手表的基础上，出现了第二代电子手表，称为“音叉式电子手表”。
我们知道，在第一代电子手表中，振荡的频率主要是由回路的电容和电感决定的，它们的数值仍不够稳定，比如像在机械手表中一样，温度就是一个很重要的影响因素。为了提高计时精度，需要尽可能地使振荡频率稳定，人们就设法寻找稳定振荡频率的方法，作为稳频元件，首先采用的就是“音叉”。