Tutto l'orologio in cui il base a intervalli di tempo sono determinati con riferimento alla frequenza di risonanza di radiazione assorbita o emesso dagli atomi o molecole. Se il periodo è disciplinato dalla frequenza di risonanza di molecole, l'orologio è preferibilmente parla di un orologio molecolare. Orologi atomici sono comunemente classificati come attivo o passivo secondo come usano la radiazione emessa da o assorbita da atomi. Tipici passivi orologi atomici sono gli orologi al cesio e orologi di rubidio. Orologi al cesio utilizzano atomi di cesio per determinare gli intervalli di base; orologi rubidio utilizzano atomi di rubidio. Perché il secondo è definito dall'accordo internazionale come la lunghezza del tempo necessario per un determinato numero di cicli di una particolare frequenza della radiazione emessa dall'atomo di cesio, orologi al cesio sono standard primari del tempo e della frequenza. Rubidio orologi hanno presentano più piccole variazioni nella frequenza su brevi periodi di tempo di quanto facciano gli orologi al cesio. Il primo orologio atomico completa ed operativa è stato sviluppato da h. Lyons e i suoi associati presso l'u. s. National Bureau of Standards (NBS) nel 1948-1949. Era in realtà un orologio molecolare; è usato molecole di ammoniaca per determinare la frequenza di base e l'intervallo di tempo. True orologi atomici è venuto dopo e portato dal lavoro di l. Essen e i suoi associati presso il National Physical Laboratory (Inghilterra) e di Lione e i suoi soci a NBS da circa 1952 in poi.