ساعت اتمی گونه ای از ساعت است که فرکانس تشدید (رزونانس) استاندارد اتمی را به عنوان عنصر نگهداری زمان به کار می گیرد. این ساعت‌ها دقیق‌ترین ساعت و استاندارد فرکانسی بسامد شناخته شده اند و به عنوان استانداردهای اولیه برای سرویس جهانی پخش زمان (Time Distribution Service)، برای کنترل فرکانس پخش برنامه‌های تلویزیونی و سیستم‌های موقعیت موقعیت یاب جهانی همانند جی پی اس (GPS) به کار می روند.

ساعت‌های اتمی از پرتو افشانی (رادیو اکتیویته) استفاده نمی کنند، بلکه از سیگنال‌ های دقیق مایکروویو استفاده می‌کنند. سیگنال‌های مذکور هنگامی تولید می شوند که الکترون‌ها در اتم‌ها سطح انرژی خود را دگرگون می کنند و نور منتشر می شود.