使用天體
最早的時間測量方法是通過觀察天體——太陽、月亮、恒星和古代已知的五顆行星。太陽的升起和落下、冬至、月相以及特定恒星和星座的位置在所有古代文明中都被用來劃分特定的活動。例如，埃及和米諾斯建築通常以朝陽的方向建造或排列以觀察特定的星星。我們最早的壹些文本，例如公元前 8 世紀左右荷馬和赫西奧德的文本，描述了使用星星來具體確定航行和耕作的最佳時期，這些建議今天仍然有效。
星歷是在近東創建的，希臘日歷很可能基於月相。公元前 5 世紀的希臘 Parapegmata 歸因於 Meton 和 Euctmon，被用來繪制星歷和與天文觀測相關的節日日歷，這些日歷保存在公元前 300 年左右來自 Hibeh的埃及紙莎草紙中。著名的 Antikythera 機械裝置可追溯到公元前 1 世紀中葉，並在愛琴海沈船中發現，它是壹種復雜的裝置，通過復雜的輪子和齒輪排列，展示和測量天體的運動，包括日食。
日晷
在整個古典時期，太陽壹直是時間測量的主要來源。事實上，日出和日落決定了古代雅典議會和羅馬參議院的會議，而在後者中，日落之後決定的法令被視為無效。早期的日晷僅表示月份，但後來的努力試圖將壹天分成規則單位，並表示埃及人和巴比倫人首次發明的晝夜十二小時。半小時測量的起源尚不清楚，但它在公元前 4 世紀Menander 的希臘喜劇中被提及，因此壹定被普遍使用。從現存最早的日晷日期提洛在公元前3世紀。
從希臘化時代開始，由於對角度和位置變化的影響有了更深入的了解，日晷變得更加準確。
從希臘化時代開始，由於對角度和位置變化的影響（尤其是緯度）有了更深入的了解，時間的測量變得更加精確，日晷變得更加準確。日晷有以下四種類型之壹：半球形、圓柱形、圓錐形和平面（水平和垂直），通常用石頭制成，並標出凹面。壹個時針在表盤表面投下陰影，或者更罕見的是，太陽從壹個洞裏照進來，因此在表盤上形成了壹個斑點。在羅馬帝國，便攜式日晷開始流行，壹些日晷帶有可更換的圓盤以補償位置的變化。所有主要城鎮都有公***日晷，它們的受歡迎程度不僅體現在考古發現中——25 個來自 Delos，35 個來自龐貝城單獨 - 但也參考希臘戲劇和羅馬文學。甚至有壹個關於這個主題的著名笑話歸功於圖拉真皇帝，當他註意到某人鼻子的大小時，他打趣道：“如果妳把鼻子對著太陽，張大嘴巴，妳會看到所有過路人的壹天”（Anthologia Palatina 11.418）。到上古晚期（約公元 400 年至 600 年），生產了高度復雜的便攜式日晷，可以調整到多達 16 個不同的位置。
水設備
還發明了使用水的時間測量裝置。也許是從早期的油燈演變而來的，這些油燈已知在壹定數量的油下燃燒壹段時間，早期所謂的水鐘從壹個容器向另壹個容器釋放特定量的水，需要特定的時間這樣做。最早的可能是在公元前 1600 年左右來自埃及，盡管他們可能從巴比倫人那裏借用了這個想法。希臘人用這樣的設備（klepsydra在雅典）法法院，並確定壹個單壹的講話可能會持續多久：約六分鐘。
希臘和羅馬軍隊也使用水鐘來測量輪班工作，例如夜班。更復雜的水鐘被開發出來，將水倒入設備中，從而升起壹個浮鼓，從而轉動壹個可以測量其調節運動的齒輪。第壹個這樣的時鐘歸因於公元前 280 年左右的 Ctesibius，並且阿基米德在很大程度上歸功於開發該設備以實現更高的精度。大型公***水鐘也很常見，通常測量壹整天，例如在公元前 4 世紀的雅典集市中就有這樣壹個包含 1000 升水的時鐘。公元前 2 世紀的風之塔 在雅典，由安德羅尼庫斯建造，在其外墻上還包含壹個大型水鐘和不少於九個日晷。