人類使用日晷的時間非常久遠，古巴比倫人在遠古時代的6000年前就開始使用了，中國是在3000年前的周朝。日晷不但能顯示一天之內的時刻，還能顯示節氣和月份。當然它的缺點也是顯而易見的，笨重而且看不到陽光的時候不能用，比方陰天和晚上。
中國最早的可靠記載是《隋書·天文志》中提到的袁充於594年(隋開皇十四年)發明的短影平儀(即地平式日晷)。赤道日晷的明確記載初見於南宋曾敏行的《獨醒雜誌》卷二中提到的晷影圖。
我國早在公元前一干年左右的西周初期，就已經發明瞭最原始的計時器“土圭” ，後來發展爲“圭表”。“日晷”大約發明於漢代以前，是觀測陽光投影方向的計時器。“壺漏”又稱“漏壺”，大約發明於公元前五世紀。它是用漏水的方法,觀測“刻箭”的晝夜計時器。圭表、日晷、漏壺等，在我國沿用了二三千年。
公元二世紀初，東漢科學家張衡製作的水力渾天儀上，就有機械轉動的計時部分(詳載《晉書·天文志》)每天規律地迴轉一週，以後漢末陸績，吳國的王蕃、葛衡，南北朝時宋國的錢樂之，隋初的耿詢都先後製造過帶有計時裝置的渾天儀。
唐代開元十三年(725)，張遂、樑令瓚等製造的水力渾天儀，宋人張思訓於太平興國四年(979)創制的水力渾天儀上計時部分都有所發展：宋哲宗元家 三年(1088)，蘇頌和韓公廉等製造了水運儀象臺。整座機構共有150多種機械零件，使渾儀、渾象和計時儀器構成一個統一的體系。在計時器部分已有擒縱機構，相當近代機械鐘錶上的擒縱器或卡子，因此它在鐘錶發展史上有極爲重要的意義。十三世紀後出現了脫離天文儀器的機械計時器。
元至元十三年(1276)天文學家郭守敬創制的大明殿燈漏，其計時部分初步脫離了天文儀器(詳見《元史·天文志》)。
到了十四世紀，明初的詹希元運用齒輪系轉動製作的沙漏，才成爲完全脫離天文儀、獨立計時的機械轉動的計時器。變爲十二時辰。近代西方機械鐘錶是在明末傳入中國的。1601年意大利傳教士利瑪竇送給明代萬曆皇帝兩架自鳴鐘，對我國開始製造機械鐘有着一定的影響，據說利瑪竇爲了符合中國的計時習慣，把歐洲的24小時改爲12時辰，把阿拉伯數字改爲中國數字，還把每天分成一百刻(即百刻)，每段分爲一百分。
