古代先民为了生产生活的便利，发明了许多计时器具和计时方法，这些器具各有所长，分别应用于不同的场合。古代的计时仪器大致可以分为五种系统：日晷、漏刻、机械计时器、轮漏和木漏。
最早的计时仪器该算“土圭”，用“土圭”计时的时候，需将一根木杆立在地上，通过观察日影的长短变化来估计时间。“日晷”则是更先进一步的计时仪器，晷盘上刻有24等分的刻度线，太阳照在晷盘中心的晷针上，晷针的影子就能在晷盘上指示出时刻。
古人也用燃香来计算时间，称为“火钟”。“火钟”是用纱线缠绕在香上，再在线的末端系上一个铜球，球下放一个铜盘，当香火烧断纱线时，铜球落在铜盘中就会发出响声，这便是古代的闹钟了。
此外，古人还用“水钟”来计时，“水钟”也称滴漏、刻漏，是古人利用滴水的等时性原理，通过反复实践，而发明出的计时方法。古代白天或晴天时，可以用日晷来测时，到了夜晚或阴天，就需要利用水钟来计时了。
“水钟”通常由播水壶、受水壶和分水壶三部分组成，使用时，需在受水壶的中央插入一把铜尺，铜尺上刻有十二个时辰的刻度，铜尺的前面插入一根木刻浮箭，下面是浮舟，随着受水壶内水量的增多，浮舟也随之上升，浮箭就能在铜尺上指示出刻度时间。有关滴漏的记载，也常见于古代诗人的诗文中，唐代诗人李益在《宫怨》一诗中写道：“似将海水添宫漏，共滴长门一夜长”。苏东坡也有诗道：“缺月挂疏桐，漏断人初静，谁见幽人独往来，缥缈孤鸿影”。
中国古代普遍采用一天十二个时辰的计时制度，这种制度的产生源于古人对太阳运动的观察和认识，也即时间的流逝取决于太阳的运动，那么太阳在空中的方位就可以用来确定时间的早晚，于是古人将太阳在空中的运行轨道均匀的划分成十二份，每一份都对应一个方位，再分别用子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥来表示不同的时间段。十二时制的产生时间很早，《周礼》中就有“掌十有二岁，十有二月，十有二辰”的说法，指的便是一日包含十二个时辰。
和古代特殊的计时仪器相对应的是古代独特的计时单位，古代的计时单位主要有时、刻、更、鼓、点。其中时指的是时辰，古人将一昼夜划分为十二个时辰，每个时辰合计为现在的两个小时，以“子时”来说，指的是夜间11时到凌晨1时的时段，以此类推。表示时辰的十二个字，也即人们常说的“地支”，“地支”除表示时辰外，还与“天干”配合，用来表示夏历的年份。除此之外，十二属相也和这十二个字互相对应。