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14世紀以降の機械時計には、動くための動力、一定の速度で動かすための調速機、計った時を外部に伝える部分の三要素からなる。動力としては、重力、ぜんまい（ネジ）、電気など。調速機としては、振り子、テンプ、音叉、電力線、水晶、原子など。外部に伝える部分は、一般的には針（アナログ）や文字（デジタル）、音など。

1970年代頃までは、腕時計や置時計では動力にぜんまいを使った機械式、掛時計では電気（トランジスタ）式がほとんどであったが、1980年代以降、現在のほとんどの時計は、動力に電気、調速機に水晶振動子を使ったクォーツ時計である。 ただし、機械式時計もスイス製の一部ブランドを中心に、高級工芸品として一部の人に好まれている。

クォーツ時計は一秒間に 32,768回（2の15乗回）振動する（32.768kHz）水晶振動子を用いて時を刻む。この数値は別に特別なわけでなく、適当に分周（周波数を小さくする電子回路の動作）をすると一秒が得られやすいために用いられているだけで、他の周波数の水晶振動子が用いられることもある。

また、近年はセシウム原子の振動 (9,192,631,770Hz=9.19263177GHz) を用いた原子時計の時刻を基に発信された電波（標準電波、JJY）を受信し、クォーツ時計の時刻を自動修正する電波時計も利用されている。日本での標準電波の発信基地（電波送信所）は、福島県田村市都路町（おおたかどや山、40kHz）と佐賀県佐賀市富士町（はがね山、60kHz）の二箇所。

一方、動力については、電池交換の手間を省くため、腕時計の分野では手の動きによる発電機の回転 (AGS) や、文字盤に組み込まれた太陽電池などにより発生した電気を、二次電池、もしくはキャパシタに充電しながら作動するタイプが出てきている。

また時計は電子機器の多くにも内蔵されている。 これは、ビデオの録画予約や、電子レンジの加熱時間など、タイマーとして使われる。 パソコンなどのデジタル回路では、日付や時刻を刻む時計を持つほかに、CPUクロック周波数を使って回路全体を同期させる場合があり、この場合もある意味で時計を持っているといえる。

生物はある程度の精度の体内時計を持っている