Schon im Altertum teilte der Erdenbürger seinen Tagesablauf durch Erkundung der Himmelsgestirne Sonne und Mond ein. Auf- und Untergang der Sonne, wie auch ihr höchster Stand am Mittag waren ihm bedeutende Zeitpunkte, am wandernden Schatten konnte mit Hilfe von simple Markierungen die Zeit eingeteilt werden.

Im Alten Ägypten wurde hieraus die Schattenuhr konstruiert. Die Tage wurden in eine bestimmte Anzahl von saisonalen Stunden unterteilt, deren Länge sich indes stetig im Ablauf der Jahreszeiten änderte.

Spätestens seit dem Mittleren Reich waren Diagonalsternuhren in der Anwendung, deren Stundeneinteilung auf Bewegungen von Sternbildern beruhte und nach dem äqualen Stundenprinzip ausgerichtet war.

Sargtexten der jeweiligen Ära ist zu entnehmen, dass die Diagonalsternuhren im Sinne ägyptischer Mythologie den Toten bei ihrem Himmelsaufstieg förderlich sein sollten.

Seit dem 16. Jahrhundert v. Chr. ist die Nutzung der Wasseruhr im Alten Ägypten bekannt, die der Beamte Amenemhet in der Regierungszeit des Amenophis I. konstruierte. Wasseruhren bestanden aus einem Gefäß, in das Wasser entweder ein- oder auslief. Am Wasserstand konnte man die Zeit unabhängig vom Tageslicht und in gleichmäßigen Zeiteinheiten ablesen.

Wasseruhren erlaubten so die Verwendung der gleichmäßigen, äqualen Stunden, die in gleicher Form in Babylonien beispielsweise als Danna Einsatz fanden.

Anschließend verwendete man an den Wasseruhren auch unter Zuhilfenahme von Räderwerken verbundene Schwimmer, die eine Zeitanzeige auf Zifferblättern ermöglichten. In Griechenland wurden diese Uhren zur Einschränkung der Redezeit vor Gericht eingesetzt. Die Redensart „Die Zeit ist abgelaufen“ lässt sich darauf zurückführen.

Die Technologie der Sonnenuhren und der Wasseruhren wurde von den Römern übernommen und im Imperium Romanum gebräuchlich. In Trier, dem römischen Augusta Treverorum, wurden 1913 die Grundmauern eines Turmes gefunden, der dem Turm der Winde, einer kombinierten Sonnen- und Wasseruhr in Athen, beinahe identisch gewesen sein dürfte.

Es ist davon auszugehen, dass jene Techniken spätestens zur Zeit der Germanischen Provinzen Roms in unseren Breiten weit verbreitet waren, auch wenn das Wissen mit dem Untergang des Römischen Reiches für Jahrhunderte verschollen ging.

Es folgte eine Glanzzeit der Wissenschaften in islamischen Ländern. Araber und Mauren forschten auf unterschiedlichen Gebieten und erbrachten große Leistungen in der Mathematik, der Chronometrie und der Sternkunde.

Prächtige Wasseruhren, welche mit komplizierten Figurenautomaten ausgerüstet waren, sind aus dem arabischen Bereich allgemein bekannt. Ein beeindruckendes Muster ist die Elefantenuhr des al-Dschazarī, eine weitere die Wasseruhr mit Automaten, die Karl der Große im Jahr 807 vom Kalifen Hārūn ar-Raschīd geschenkt bekam.

Neben den Wasseruhren wurde auch das Astrolabium, ein anfänglich griechisches Messgerät zur Bestimmung von Sternenstandpunkten und Uhrzeit, weiter konstruiert. Die Sternenforscher fanden ihren Weg zurück nach Europa und nach und nach entstanden vor allem in Klöstern die wissenschaftlichen Grundlagen für eine eigenständige Herstellung. An vielen mittelalterlichen Monumentaluhren sind solche Astrolabien zu entdecken.

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