原子時計は世界で最も正確な時計で、原子の中の振動に従って時間を測定するように設計されています。 米国の標準原子時計であるNIST-F1は、3000万年以上経っても1秒の狂いもないほど正確だと言われています。 原子時計は、全地球測位システム（GPS）ナビゲーションやインターネットなど、極めて高い精度が要求されるシステムの調整に使用されている。
通常の時計と同様に、原子時計は振動によって時を刻む。振動とは、エネルギーの変化によって生じる、2つの実体間または1つの実体の2つの状態間の周期的な変化または動きのことである。 例えば、振り子時計では、振り子（発振器）の往復運動が振動となる。 このような時計は、振り子の振動数によって時間を刻むが、その精度は様々な変数によって変化する。
1945年、コロンビア大学の物理学教授イシドー・ラビは、原子ビーム磁気共鳴と呼ばれる技術を開発し、原子の振動を利用して時間を計測することを提案しました。 その4年後、国立標準局（現在の国立標準技術研究所）が、アンモニア分子の振動を利用した原子時計を開発した。 アメリカの現在の標準であるNIST-F1はセシウム原子を使用しており、パリにある同様の原子時計は、これまでに作られた時計の中で最も正確な時計である。
最初の商用セシウムベース原子時計は、マサチューセッツ州のNational Companyが製造し、現在はFrequency Electronics、FTS、ヒューレット・パッカード（HP）などの企業が製造を行っている。 しかし、原子時計は大きく、消費電力も大きいため、民生用機器にはあまり使われてこなかった。 しかし最近、NISTはこれらの問題を解決する原子時計を開発した。 米粒ほどの大きさで、126年間で1秒以内の精度を持つこの新しい機構は、近いうちにコンピュータチップ上に製造され、ラジオ、GPSシステム、携帯電話などの民生用携帯機器に使用されるかもしれない
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