太陽每天早晨升起，傍晚落下，表影隨之由偏西移到偏東，表影所在的方位可以提示時間，這是不言而喻的。生產的進步，生活節奏的加快，人們要求知道比較準確的時間，於是表就演變成了日晷。 日晷包括一根晷針和以晷針為圓心的石質晷面，晷面刻有放射狀方位線，根據針影與方位線的重合情況，就能知道時間。
在表過渡到日晷的最初階段，晷面一般呈水平放置，叫做地平日晷。太陽的地平經度變化是不均勻的，這意味著地平日晷上的方位刻度，若等時就不等分，若等分就不等時。從使用角度看，既不方便，也不準確。赤道日晷有明顯優於地平日晷之處。由於日晷面與天赤道平行，等時刻度線必定均分圓周。晷的兩面都有刻度，向南一面用於春分以後，向北一面用於秋分以後。
漏刻是利用水量多少來計量時間的儀器。漏，指漏壺，刻，指刻箭。漏刻是全天候儀器，能彌補日晷的局限，是中國古代重要的計時器。
豐富的史料告訴我們有關漏刻發展的主要過程。漏刻最早只是一把底部有小孔的壺，人們通過壺中剩水來粗估時間。後來，藉助一支刻有刻度的箭，立於水中，以水面淹過箭桿的高度計算時間。由於水的表面張力，在箭桿周圍，形成一個向上的附著面，給讀數帶來不便，所以不久以後淹箭漏就讓位於沉箭漏。沉箭漏的箭尾要有可浮的物體，如竹片或木片，使箭浮在水面上，箭頭穿出壺蓋。當箭桿隨著水的流失而下降時，其與壺蓋平面比齊的刻度，就是當時的時間。很明顯，沉箭和淹箭的刻度順序應該相反。
根據流體力學原理，水流速度與水面高度有關，單純靠一把漏壺計時，勢必影響計時的穩定性。如果不斷添水，使漏壺水面不降低，再用一個容器收集漏壺均勻流出的水，將可浮箭放於該容器中，觀察箭浮起的高度也可以知道時間，這就是浮箭漏。然而，人工添水總存在間隔，添水前後，水面高度仍不免有變化。古人意識到這一點，解決的辦法也很絕：用另一把漏壺來補充水量，而且為了使這把壺能均勻補水，再加入第三把壺。於是東漢出現了二級漏壺，晉代出現了三級漏壺，唐代出現了四級漏壺。渴馬，就是虹吸管。用渴馬引水，適於任何容器。特製的漏壺不再是必需的，但有渴馬的計時器亦沿用「漏壺」之名。
保持漏壺的水面高度不變，多級漏壺不是唯一的辦法。宋代的燕肅另闢蹊徑，設計了有分水口的漏壺，叫做蓮花漏。蓮花漏只有兩級漏壺，下漏壺側面有一個分水管，只要上漏壺注入下漏壺的水量超過下漏壺排出的水量，高出分水口的水必然分流，就可以保持下漏壺的水面穩定。
水運渾象既然受漏壺流水的操縱，當然也能夠反映時間，水運儀象台就包括報時系統。其實，報時系統完全可以獨立出來，不必與其他儀器聯動，郭守敬就設計製造過一個稱為大明殿燈漏的水力計時器。
在民間，最常用的計時工具是更香。均勻的更香，其長度和燃燒時間成正比。 由於空氣流動，濕度變化，更香的精度不會太高，但已能滿足百姓的生活需要。
在軍隊中常用一種叫做輥〔gun滾〕彈的計時工具。其原理大致為：重量相同的銅球，從相同的高度，沿竹管滾下，所需時間相同，若干個銅球交替滾下，以次數計時。輥彈體積不大，便於攜帶，又不受天氣影響，尤其適用於行軍打仗。
現在已知，從西漢開始，就實行一天12個時辰的制度。每個時辰都有名稱，即子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二地支。時辰的實質為時段而非時刻，比如，子時相當於現在的23：00到1：00之間的兩個小時，丑時相當於1：00到3：00，寅時相當於3：00到5：00，依此類推。南北朝以後，每個時辰又細分為初、正兩部分，比如，子初指23：00到0：00之間的一個小時，子正為0：00到1：00，攜帶型赤道日晷就是按初正分為24個時段，與現今時刻制度不謀而合，「小時」之稱也由此而來。