中国早在古代就将一根标准高度为八尺的竿子垂直竖立在水平的地面上，在一天里从早到晚观察竿子投影的变化，就可以用来计量白天的时间。东汉许慎《说文解字》云：“晷，日景也。”此处“日景”即“日影”。
在文学中，时间的流逝和不可逆性是一个古今中外一再提到的内容。光阴似箭，日月如梭，这句成语既体现了古人对时间的最直接的领会：日与夜、光与阴的交汇，也体现了古人对时间不可逆性的认识以及对此的感慨。
《元史·天文志》载：“景符之制，以铜叶，博二寸，加长博之二，中穿一窍，若针芥然，以润方为趺，一端设为机轴，可令开阖，稽其一端，使其势斜倚，北高南下，往来迁就于虚梁之中。窍达日光，仅如米许，隐然见横梁于其中。”
圭表是中国古代根据日影长度变化测定季节、划分四季和推算历法的工具。圭表由“圭”和“表”组成，表是一根垂直立于地面的杆或柱；圭是地面一根垂直于立杆或立柱的水平标尺，指向正北。正午，“表”的日影落在“圭”的刻度上，根据表影的长度可以测定节气，推算历法等。比如可以通过测量两次正午时（12点整）表影长度最长时刻（冬至点）的时间间隔（两个冬至点之间的时间间隔），确定一年的长度。通过测量正午表影长度确定冬至、夏至，进而推算回归年长度。
中国元朝的郭守敬所制作的高表就是将圭表增长增高设计而成的。
此前圭表使用起来会遇到几个困难。首先，表影边缘不清晰。阴影越靠近边缘，颜色越淡，到底影子的尽头在什么位置，很难判断。影子的边界不清，影长就测量不准。其次，测量影长的技术欠精密。古代量长度的尺，一般只能量到分，往下可以估计到厘，即十分之一分。按照传统方法，测量冬至影长，如果量错一分，按此推算出来的冬至时刻就会有一个或半个时辰的误差。中国古代将一日分成12个时辰，一个时辰合如今所说的两小时。所以这在天文历法上是很大的误差。最后，圭表只能观测日影，不能观测月影和星影。
面对这些困难，唐宋以来，科学家们想过许多办法，但始终没有解决好。郭守敬在困难面前没有退缩。他从分析产生困难的原因入手，然后针对各个原因，分别寻找对策，逐一解决困难。
前代圭表的“表”仅高八尺，表影很短，表影边缘模糊，测量错一点，实际误差很大。郭守敬设计的圭表，称为“高表”，就是把表竿增高至40尺，提高到五倍，因而观测时的表影也加长到五倍。表影加长了，相对于表影长度而言，边缘不清造成的误差就相应缩减了占表影长度的比例，测量的数据便精确多了，按此例推算节气的误差也就明显减少了。另外，高表顶部还架设了一根横梁，这也有助于识别表影边缘。
高表还不能彻底解决表影边缘清晰度的问题。郭守敬于是创造了一个称为“景符”的辅助仪器，用来提高测量的效果。景符，即影符。它是一片四寸长、二寸宽的铜叶，正中开一个针孔那样的小洞。铜叶的一端用枢纽接在一个二寸见方的框子边上；另一端用小棍支撑起来，就跟箱子盖那样可以自由启闭，以便调节其倾斜度。将景符放置在圭面上，正对太阳，日光通过小孔，射到圭面上，就会形成一个极微小的太阳像，非常明亮。测量正午日影时，先将景符放在圭面上影端旁边，使符面垂直于日光，然后前后移动景符，使太阳、高表顶部横梁与符上小孔三者正好处在同一条直线上，那么，圭面上所显露出的太阳像跟米粒大小，亮晶晶的，中间有一条细如发丝的横梁影子，立刻记下它的位置，就可以测量日影的长度了。这是利用针孔成像的办法，使高表横梁在日光下所投虚影成为精确实像，测得的表影长度比以前圭表测影要精确得多。
沙漏是一种计时仪器，又有沙钟、沙壶等别称。沙漏通常由两个连在一起的流沙池组合而成，而内里则视乎计算的时间密封装有一定的流沙。日文则以砂时计称呼颇为贴切。
中国古代时，人们发现瓷器内的水会由裂缝中有规律地漏出来。于是便研制了漏刻出来，在一个留有小孔的漏壶内注入水（或水银）后，水会一滴一滴地漏进另一容器 -箭壶中。在箭壶盖开一小洞，再插一箭杆，箭杆上刻上时间，再用一浮木把箭杆托起便能知道大体时间了。
更加聪明的人，知道壶内水越多，流速越快，水越少，流速越慢。知道会影响计时的精确度，于是在壶上再加一漏壶，水一流走，马上补充水份，计算时间得以准确。
据梁代《漏刻经》记载:“漏刻之作，盖肇于轩辕之日，宣乎夏商之代”。这说明，早在公元前三、四千年的父系氏族公社时期，中华大地就已经出现了漏刻。
五轮沙漏于1360年由詹希元研制成功。明游潜《博物志补》：“五轮沙漏：北方水善冻，壶漏不下，新安詹希元以沙代水，人以为古未有也。”宋濂为此撰写一篇《五轮沙漏铭》。
漏壶为水钟的一种，又称铜壶滴漏、铜水滴漏，是一种古代的计时器，常用青铜为材料制作。李约瑟推测漏壶可能从美索不达米亚传入中国，时间可能早达公元前二世纪的周朝，最迟不会晚于公元前一世纪。刘胜墓中即有发现。 铜壶多呈圆筒状，近底部有一个漏嘴，壶盖有小孔插著刻有度数的木箭或木尺。当壶水从漏嘴流出，木箭便会下降，从而指示出当时的时刻。
西汉开始，泄水型漏壶逐步被受水型漏壶取代，其特色是浮在受水壶水面上的漏箭，随水面上升指示时间。
到了元代，铜壶滴漏演变成阶梯式漏壶。由元朝时的广州冶铸工人冼运行等人铸造的壶分四层，由日天壶、夜天壶、平水壶、受水壶4壶配成。由上而下渐次缩小。最底的受水壶中竖一支铜尺，上面刻画12时辰。水由最高的日天壶自上而下依次滴至底层的受水壶。壶中浮箭逐渐上升，指示时辰，每天误差不大。
远东地区除了使用水钟、机械钟和蜡烛钟外，也会使用香钟计时。中国大约在六世纪首先使用香钟。在日本的正仓院，仍保存了一个香钟，不过在其上的文字不是中文，而是梵文。由于佛教经常使用梵文，因此爱德华．沙菲尔推测香钟在佛教仪式中使用，而且是由印度人发明。香钟跟蜡烛钟很相似，不过香烧均匀而且无火焰，因此在室内使用时，比蜡烛钟更准确和更安全。
第一使用擒纵器的水钟，由密宗僧人兼数学家一行和政府官梁令瓒建于长安这个擒纵器水钟是个天文数仪器。一行的擒纵器钟仍然是一个水钟，因此会受温度变化的影响。在976年，张思训解决了这个问题。他用汞（水银）取代水，汞在温度下降到摄氏零下39度（华氏零下38度）时，仍然是液体。
元祐元年（1086年）苏颂检验太史局的浑仪时，决心要将浑仪、浑象和报时装置结合。苏颂拜访吏部守当官韩公廉，取得张衡、张思训的“仪器法式大纲”。元祐三年（1088年）开始动工，元祐七年（1092年）“水运仪象台”竣工。
水运仪象台是一个类似于天文台，高约12米，宽7米，上下分三层；上层是浑天仪（天体测量之用），中层是浑象仪（天体运行演示），下层是司辰（自动报时器），全程用水力推动，可精确报时，李约瑟指这是欧洲天文钟的直接祖先。苏颂于绍圣初年著《新仪像法要》一书，详述水运仪象台的整体功能、零件150多种，60多幅插图。
水运仪象台原件在靖康之祸（1127年）时，金兵将水运仪象台掠往燕京置于司天台，在金朝贞祐二年（1214年）因不便运输被丢弃，而南宋时苏携保存的手稿因无人理解其中方法而无人能仿造。
中国古代烧香的闹钟。除了用水流来计时外，中国古代民间亦有利用燃点线香来计量时间。龙舟报时更香就是利用烧香来计时的仪器，它更设有定时响闹的作用。龙舟 上挂了数条两端系著金属球的幼线，线下放了燃著的香。每隔一段时间，香便会烧断一条线子，当金属球跌进下面的盛器时，便会发出报时响闹。这种烧香时计最早 见于宋代（公元12世纪中叶）的文献中。用更香来计算时间的精度不高，但由于它简单易行，极之适合民间使用，所以曾经十分流行。据文献记载有些更香可燃烧一画夜，有些甚至可以燃烧至一个月。此更香是根据文献及示图复原，没有原物传世。
1088年，宋朝的科学家苏颂和韩工廉等人制造了史上首座以水力作自动化机械操作的水运仪象台， 它是把浑仪、浑象和机械计时器组合起来的装置。它以水力作为动力来源，具有科学的擒纵机构，高约12米，七米见方，分三层：上层放浑仪，进行天文观测；中 层放浑象，可以模拟天体作同步演示；下层是该仪器的心脏，计时、报时、动力源的形成与输出都在这一层中。
1276年，中国元代的郭守敬制成大明灯漏。它是利用水力驱动，通过齿轮系及相当复杂的凸轮结构，带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时。自宋起，十二时辰分初正即廿四小时系统，一刻即今天的十五分钟，其准确度较德国之桌钟早三百多年。
1283年在英格兰的修道院出现史上首座以砝码带动的机械钟。
13世纪意大利北部的僧侣开始建立钟塔（或称钟楼），其目的是提醒人祷告的时间。
1360年詹希元创制“五轮沙漏”，以齿轮、时刻盘合成。.
灯钟：用油灯计时，燃烧后观看剩余的油量指示出时间。中国传统有用禾本目灯心草科的植物灯心草干燥的茎髓做捻子的。
香钟：比油灯方便。价格便宜，方便实用，古代颇为流行。用模子制成盘香，粗细均匀，燃烧速度平均，同样观看盘香上刻度知道时辰。亦有闹钟作用，盘香烧到某一点时，挂在盘香上的重物落下，击中硬物，发出声响。
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