原始人憑天空顏色的變化、太陽的光度來判斷時間。古埃及發現影子長度會隨時間改變。古巴比倫人6000年前發明日晷在早上計時，他們亦發現水的流動需要的時間是固定的，因此發明了水鍾。古代中國人亦有以水來計時的工具——銅壺滴漏，他們亦會用燒香計時。將香橫放，上面放上連有鋼珠的繩子。
公元1300年以前，人類主要是利用天文現象和流動物質的連續運動來計時。例如，日晷是利用日影的方位計時；漏壺和沙漏是利用水流和沙流的流量計時。
公元前140年到100年，古希臘人制造了用30至70個齒輪系統組成的奧林匹克運動會的計時器。這臺儀器被稱爲“安提凱希拉儀”,由29個彼此咬合的銅質齒輪和多個刻度盤構成,大小與一個午餐盒相當。它於1901年在希臘安提凱希拉島附近一艘古代沉船上被發現,因此得名,現保存在希臘國家考古博物館。
東漢張衡製造漏水轉渾天儀，用漏壺滴水推動渾象均勻地旋轉，一天剛好轉一週。北宋元祜三年(1088)蘇頌和韓公廉等創制水運儀象臺，已運用了擒縱機構。
1283年在英格蘭的修道院出現史上首座以砝碼帶動的機械鐘。
13世紀意大利北部的僧侶開始建立鐘塔（或稱鐘樓），其目的是提醒人禱告的時間。
16世紀中在德國開始有桌上的鐘。那些鍾只有一支針，鐘面分成四部分，使時間準確至最近的15分鐘。
17世紀，逐漸出現了鐘擺和發條。它運轉的精度得到了很大的提高。喬萬尼·德·丹第被譽爲歐洲的鐘表之父。他用了16年的時間製造出一臺功能齊全的鐘，被稱爲宇宙渾天儀，它能夠表示出天空中一些行星的運行軌跡，還可以對宗教節日和每天的時間有所反映，它於1364年開始被使用。丹第製造的鐘並不是歐洲的第一臺鍾。據說，歐洲第一臺能報時的鐘是1335年於米蘭製成的。
1657年，惠更斯發現擺的頻率可以計算時間，造出了第一個擺鐘。1670年英國人威廉·克萊門特（William Clement）發明錨形擒縱器。
1695年，英國湯姆平發明了工字輪擒縱機構。後來，同國的格雷厄姆發明了靜止式擒縱機構。
1728到1759年，航海鍾問世。
1765年，自由錨式擒縱機構誕生。
1797年，美國人伊萊·特里（Eli Terry）獲得一個鐘的專利權。他被視爲美國鐘錶業的始祖。
1840年，英國的鐘表匠貝恩發明了電鐘。
1946年，美國的物理學家利比博士弄清楚了原子鐘的原理。於兩年後，創造出了世界上第一座原子鐘，原子鐘至今也是最先進的鐘。它的運轉是藉助銫、氨原子的天然振動而完成的，它可以在300年內都能準確運轉，誤差十分小。
18到19世紀，鐘錶製造業逐步實行了工業化生產。
20世紀，開始進入石英化時期。
21世紀，根據原子鐘原理而研製的能自動對時的電波鐘錶技術逐漸成熟。
從中國水運儀像臺的發明到現在的鐘表演變過程中，我們可以看到：
各個不同時期的科學家和鐘錶工匠用他們的聰明的智慧和不斷的實踐融合成了一座時間的隧道，同時也爲我們勾勒了一條鐘錶文化和科技發展的軌跡。關於中國的鐘表史，最早用土和石片刻製成的“土圭”與“日晷”兩種計時工具，成爲世界上最早發明計時工具的國家之一。到了銅器時代，計時器又有了新的發展，用青銅製的“漏壺”取代了“土圭”與“日晷”。東漢元初四年張衡發明了世界第一架“水運渾象”，此後唐高僧一行等人又在此基礎上借鑑改進發明瞭“水運渾天儀”、“水運儀象臺”。至元明之時，計時器擺脫了天文儀器的結構形式，得到了突破性的新發展。元初郭守敬、明初詹希元創制了“大明燈漏”與“五輪沙漏”，採用機機械結構，並增添盤、針來指示時間，其機械的先進性便明顯地顯示出來，時間性日益見準確。
十九世紀末期，中國造鐘工藝達到了一個嶄新的水平。1875年由上海“美利華”作坊製造的南京鐘，屏風式樣，鐘面鍍金，鐫刻花紋，以造型古樸典雅、民族風格鮮明和報時清脆、走時準確而聞名於海內外，曾於1903年在巴拿馬國際博覽會上獲特別獎。
我國近代機械制鐘工業始於1915年。民族實業家李東山出資在煙臺開辦了中國時鐘製造業的第一家鍾廠—一煙臺寶時造鐘廠。並在1918年自制成功第一批座掛鐘投放市場。1927年，煙臺第二家造鐘廠一一永康造鐘公司開業。到1937年，煙臺鐘錶工業已擁有6家企業和相當的生產規模。據1934年的統計，僅德順興、永康、慈業三家造鐘廠已擁有職工1416人，擁有各類從德、英、法等國進口的生產設備149臺，年生產座掛鐘10.88萬隻。產品不僅銷往華北、華東、東北、華南各大商埠，還銷往新加坡、菲律賓、馬來西亞、印度尼西亞、夏威夷等十多個國家和地區。
新中國成立後，我國鐘錶工業得到迅速發展，取得了令人矚目的成績。1955年由天津、上海試製出第一批國產手錶。經過三十多年來不斷地進行技術改造和技術改進，我國手錶行業已形成具有相當生產能力和配套完整的工業體系。1988年手錶產量達6700多萬隻，其中石英電子錶2900多萬隻，手錶產量居世界第四位。在品種方面，已成批生產機械男表、女表、日曆表、雙歷表、自動錶、懷錶、秒錶、數字式和指針式石英錶等。在質量上，手錶的走時精度已達到國際同類產品的水平，現較爲出名的有東風、上海、寶石花、海鷗等牌號。
機械手錶的走時精度受到很多因素的影響，一般來說，主要是以下8大因素：
外部影響
就是來自鐘錶外部的各種影響，取決於鐘錶的工作環境。常採用的措施有：防震設計、防水設計、防磁設計、附加保護外殼等。精密航海鐘上常採用萬向節，使航海鍾在顛簸中能夠保持水平。
摩擦影響
摩擦力通常有正反兩方面的作用，它有積極的一方面，如摩擦分輪、自動錶發條與條盒間的摩擦、螺釘自鎖等；另一方面，摩擦會導致傳動效率的降低和零件的摩損，從而影響計時。常用的解決方法：改善潤滑條件，根據不同的要求，選用不同的潤滑油；採用寶石軸承或墊片；改善齒輪的齒麪條件，包括採用科學的共軛齒形和提高表面光潔度等，但一般齒面無潤滑（在這種情況下，潤滑油粘性所產生的阻力可能高於摩擦力）。
調節擺輪
快慢針是一種便於校時的經濟結構，但理論和實踐都證實它會影響系統的等時性，也可能產生位差，這些計時誤差隨機性比較大，無法補償或抵消。解決方法有：儘量減少內外快慢針間距；但最好的辦法是沒有快慢針，通過調節擺輪的慣量來調節快慢，如勞力士公司的Mircro stella調節系統。
擒縱機構
擒縱機構的影響主要是能量傳遞過程中對擺輪遊絲系統產生的影響，擺輪遊絲系統只有在自由震盪的情況下，才能維持固定的震盪頻率，顯然，擒縱機構的能量傳遞過程會影響震盪頻率。理論表明，傳遞過程接近擺輪平衡點時，這種影響會減小。解決方法有：採用精密擒縱機構，如爪式擒縱機構，它的能量傳遞過程發生在平衡點附近，傳衝的角度也非常小，影響也比較小，而且，它的單向傳衝使擺輪遊絲系統有更多的自由震盪空間（就這一點，其相對誤差可減小一半！）。當然，瑞士槓桿式擒縱機構有工藝性好、易於調整的優點，是目前國際機械錶的主流擒縱機構，但在設計中，應儘量減小傳衝的角度。瑞士歐米茄公司爲減小擒縱機構對計時基準的影響，推出了同軸擒縱機構，這是英國喬治·丹尼爾博士的發明，但從工作原理來看，它是槓桿式擒縱機構和爪式擒縱機構的混合物。
溫度影響
溫度的影響主要表現在兩個方面：首先，溫度變化會遊絲的工作長度，同時改變擺輪的慣量，可直接影響到計時精度；其次，溫度變化會影響潤滑油的粘度，影響傳動效率，從而影響計時。對此可以採取以下方法：採用開口雙金屬溫度補償擺輪遊絲系統；採用特殊合金材料製作遊絲和擺輪，使之在工作溫度區（8°－38°）有一定的溫度補償；採用移動快慢針溫度補償。採用標準的潤滑油，對於極限溫度情況，如歐米茄的登月表，採用無潤滑或固體潤滑。
磁場影響
磁場影響最大的遊絲，可改變其彈性模量，也使遊絲在磁場的作用下變形，產生附加應力，嚴重時，磁場可導致遊絲粘連，嚴重影響走時。解決方法是：採用防磁材料。
遊絲平衡
一般的蕩框遊絲，其重心隨擺輪擺角的變化而變化，在重力作用下，它會產生位置誤差。解決方法是：採用寶璣遊絲，中心收縮，重心不隨擺角改變；採用菲利普末端曲線的圓柱遊絲並上下對稱使用；採用直線遊絲；歷史上有人用過球形遊絲，性能優越，但工藝性很差，很少實際應用。
擺輪平衡
擺輪元件的平衡問題直接影響位元差，擺輪元件的靜平衡是一個基本要求。
如果在上述因素都比較理想，手錶的走時又比較穩定，通過手錶的動平衡，可綜合改善走時性能。有一種非常特別的方法：原理是當擺輪擺幅達220度時，各種傳遞到擺輪上的衝力對頻率無影響，曾有人採用安裝在擒縱輪上的衡力機構，來控制擺幅在220附近，這也不失爲一種方法。
