古代先民為了生產生活的便利，發明了許多計時器具和計時方法，這些器具各有所長，分別應用於不同的場合。古代的計時儀器大致可以分為五種系統：日晷、漏刻、機械計時器、輪漏和木漏。
最早的計時儀器該算「土圭」，用「土圭」計時的時候，需將一根木桿立在地上，通過觀察日影的長短變化來估計時間。「日晷」則是更先進一步的計時儀器，晷盤上刻有24等分的刻度線，太陽照在晷盤中心的晷針上，晷針的影子就能在晷盤上指示出時刻。
古人也用燃香來計算時間，稱為「火鍾」。「火鍾」是用紗線纏繞在香上，再在線的末端系上一個銅球，球下放一個銅盤，當香火燒斷紗線時，銅球落在銅盤中就會發出響聲，這便是古代的鬧鐘了。
此外，古人還用「水鍾」來計時，「水鍾」也稱滴漏、刻漏，是古人利用滴水的等時性原理，通過反覆實踐，而發明出的計時方法。古代白天或晴天時，可以用日晷來測時間，到了夜晚或陰天，就需要利用水鍾來計時了。
「水鍾」通常由播水壺、受水壺和分水壺三部分組成，使用時，需在受水壺的中央插入一把銅尺，銅尺上刻有十二個時辰的刻度，銅尺的前面插入一根木刻浮箭，下面是浮舟，隨著受水壺內水量的增多，浮舟也隨之上升，浮箭就能在銅尺上指示出刻度時間。有關滴漏的記載，也常見於古代詩人的詩文中，唐代詩人李益在《宮怨》一詩中寫道：「似將海水添宮漏，共滴長門一夜長」。蘇東坡也有詩道：「缺月掛疏桐，漏斷人初靜，誰見幽人獨往來，縹緲孤鴻影」。
中國古代普遍採用一天十二個時辰的計時制度，這種制度的產生源於古人對太陽運動的觀察和認識，也即時間的流逝取決於太陽的運動，那麼太陽在空中的方位就可以用來確定時間的早晚，於是古人將太陽在空中的運行軌道均勻的劃分成十二份，每一份都對應一個方位，再分別用子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥來表示不同的時間段。十二時制的產生時間很早，《周禮》中就有「掌十有二歲，十有二月，十有二辰」的說法，指的便是一日包含十二個時辰。
和古代特殊的計時儀器相對應的是古代獨特的計時單位，古代的計時單位主要有時、刻、更、鼓、點。其中的「時」指的是時辰，古人將一晝夜劃分為十二個時辰，每個時辰合計為現在的兩個小時，以「子時」來說，指的是夜間11時到凌晨1時的時段，以此類推。表示時辰的十二個字，也即人們常說的「地支」，「地支」除表示時辰外，還與「天幹」配合，用來表示夏曆的年份。除此之外，十二屬相也和這十二個字互相對應。