L'orologio atomico è un tipo di orologio in cui la base del tempo è determinata dalla frequenza di risonanza di un atomo.
L'uso di un orologio atomico, come spesso citato in molti altri siti internet, per dare l'ora esatta via web non è utile in quanto le latenze di comunicazione tra web browser e server annullano totalmente qualsiasi precisione che possiamo avere anche nel più preciso contatore atomico. Il presente servizio calcola in modo statistico queste latenze e ne trova la migliore approssimazione.
I primi orologi atomici erano semplici maser integrati da opportuni sistemi di rilevamento. Al giorno d'oggi i migliori orologi per la determinazione del tempo standard si basano su princìpi fisici più complessi implicanti l'uso di atomi freddi e fontane di atomi.
Attualmente la ricerca punta a realizzare orologi atomici più compatti, economici, accurati ed affidabili, anche se questi obiettivi spesso sono in reciproco contrasto. Un orologio atomico su chip sviluppato al NIST.
Molti studi si focalizzano sull'impiego di trappole di ioni. Teoricamente, un singolo ione mantenuto sospeso in un campo elettromagnetico può essere tenuto sotto osservazione per un lungo periodo di tempo, ottenendo nel contempo una maggiore accuratezza e minori consumi e dimensione.