الساعة الذرّية جهاز لقياس فترات الوقت (الزمن) بقياس ترددات الموجات الكهرومغنطيسية التي تطلقها أو تمتصها الذرات أو الجزيئات. وتعمل هذه الساعات الذرية بترددات منتظمة جدًا، ولا يزيد تفاوت تقدم أو تأخر هذه الساعات على ثانية في كُلِّ مليون سنة. والساعات الآلية تتأثَّر بالعديد من الأشياء مثل التغيرات في درجات الحرارة، والتآكل في بعض أجزائها.

والذرات والجزيئات المستخدمة في الساعات الذرية تضم ذرَّات السيزيوم والهيدروجين وجزيء غاز الأمونيا. تتحكم الساعات الذرية في إشارات الوقت المرسلة إلى العالم من مختبرات وطنية. وفي عام 1958م تبنّى العلماء معدل ترددات ساعة ذرية مقياسًا لتعريف وحدات الوقت.