中国古代计时器的创始时间不晚于战国时代（公元前476～前222）。应用机械原理设计的计时器主要有两大类，一类利用流体力学计时，有刻漏和后来出现的沙漏；一类采用机械传动结构计时，有浑天仪、水运仪象台等。此外，还有应用天文原理（大都根据日影方向测定时间）计时的日晷，它也是中国最古老的计时器之一。

一、圭表

圭表是我国最古老的一种计时器，是利用太阳射影的长短来判断时间。圭有两部分组成，一是直立在平地上的测日影的标杆或石柱，叫做表；另一部分为正南正北方向平放测定表长度的刻板，叫做圭。表影最长的时候，冬至到了；表影最短的时候，夏至来临了。圭表的缺陷是在阴天或夜间就失去效用。

二、日晷

日晷是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针和晷面组成。以太阳的移动投射在晷上的阴影，对应晷面上的刻度，根据投射到的相应位置来确定当时的时辰，日晷的计时精度能准确到刻(十五分钟)。一寸光阴一寸金中的“一寸”是指“日晷”。同样，日晷的缺陷是在阴天或夜间就失去效用。

三、漏刻

漏刻主要由漏壶和箭刻组成，利用水均衡滴漏原理，根据漏壶中水位的高低来度量时间，箭刻上所刻的就是表示时间的刻度线。漏刻在白天黑夜都能计时。在机械钟表传入中国之前，漏刻是我国使用最普遍的一种计时器。

我国古代诸多文人骚客留下了许多有关漏刻的富有诗情画意的章句。如唐代诗人李贺：“似将海水添宫漏，共滴长门一夜长。”宋代苏轼：“缺月挂疏桐，漏断人初静。”

四、沙漏

沙漏和漏刻有异曲同工之处，只不过因为刻漏在冬天的时候容易结冰，所以就改成了流沙驱动的。流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里，驱动初轮，从而带动各级机械齿轮旋转。每到整点或一刻，两个木人便会自行出来，击鼓报告时刻。这种沙漏脱离了辅助的天文仪器，已经独立成为一种机械性的时钟结构。由于无水压限制，沙漏比漏刻更精确。

五、水运浑天仪

水运浑天仪是一具依靠水力而使其运转，能模仿天体运行的仪器，并可以测定时间。《新唐书·天文志》对唐开元十三年(725)僧一行和梁令瓒设计的浑天仪有较详细的记述。在水运浑天仪上，设有两个木人，用齿轮带动，一个木人每刻（古代把一昼夜分为一百刻）自动击鼓，一个木人每辰（合现在两个小时）自动撞钟。这是世界上最早的机械时钟装置，是现代机械类钟表的祖先。

六、水运仪象台

为北宋元祐三年(1088)，苏颂、韩公廉等人所制。他们于绍圣(1094～1097)初年著《新仪象法要》，载有总图和部件图多幅。这台水运仪象台高三丈五尺余， 宽二丈一尺，是一座上狭下广的木建筑。台的下层有提水装置，由人力推动河车，带动升水上轮和下轮（筒车），将水提到天河（受水槽），注入天池（蓄水池）。台中平水壶保持水位恒定，并通过一定截面的水管向枢轮（水轮）上的受水壶流泄恒定流量的水，推动枢轮。枢轮通过传动齿轮带动昼夜机轮、浑象和浑仪。水运仪象台水运仪象台有一套比较复杂的齿轮传动系统。在枢轮的上方和圆周旁有“天衡”装置──擒纵机构，它把枢轮的连续旋转运动变为间歇旋转运动。

七、大明灯漏

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机构，带动木偶进行“一刻鸣钟、二刻鼓、三钲、四铙”的自动报时。