人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用了，中国是在3000年前的周朝。日晷不但能显示一天之内的时刻，还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的，笨重而且看不到阳光的时候不能用，比方阴天和晚上。
中国最早的可靠记载是《隋书·天文志》中提到的袁充于594年(隋开皇十四年)发明的短影平仪(即地平式日晷)。赤道日晷的明确记载初见于南宋曾敏行的《独醒杂志》卷二中提到的晷影图。
我国早在公元前一干年左右的西周初期，就已经发明了最原始的计时器“土圭” ，后来发展为“圭表”。“日晷”大约发明于汉代以前，是观测阳光投影方向的计时器。“壶漏”又称“漏壶”，大约发明于公元前五世纪。它是用漏水的方法,观测“刻箭”的昼夜计时器。圭表、日晷、漏壶等，在我国沿用了二三千年。
公元二世纪初，东汉科学家张衡制作的水力浑天仪上，就有机械转动的计时部分(详载《晋书·天文志》)每天规律地回转一周，以后汉末陆绩，吴国的王蕃、葛衡，南北朝时宋国的钱乐之，隋初的耿询都先后制造过带有计时装置的浑天仪。
唐代开元十三年(725)，张遂、梁令瓒等制造的水力浑天仪，宋人张思训于太平兴国四年(979)创制的水力浑天仪上计时部分都有所发展：宋哲宗元家 三年(1088)，苏颂和韩公廉等制造了水运仪象台。整座机构共有150多种机械零件，使浑仪、浑象和计时仪器构成一个统一的体系。在计时器部分已有擒纵机构，相当近代机械钟表上的擒纵器或卡子，因此它在钟表发展史上有极为重要的意义。十三世纪后出现了脱离天文仪器的机械计时器。
元至元十三年(1276)天文学家郭守敬创制的大明殿灯漏，其计时部分初步脱离了天文仪器(详见《元史·天文志》)。
到了十四世纪，明初的詹希元运用齿轮系转动制作的沙漏，才成为完全脱离天文仪、独立计时的机械转动的计时器。变为十二时辰。近代西方机械钟表是在明末传入中国的。1601年意大利传教士利玛窦送给明代万历皇帝两架自鸣钟，对我国开始制造机械钟有着一定的影响，据说利玛窦为了符合中国的计时习惯，把欧洲的24小时改为12时辰，把阿拉伯数字改为中国数字，还把每天分成一百刻(即百刻)，每段分为一百分。