Đồng hồ cát lần đầu được biết đến rộng rãi do tu sĩ người Pháp Luitprand ở nhà thờ lớn Chartres chế tạo vào thế kỷ thứ 8. Lúc bấy giờ chỉ có nhà giàu mới sắm đồng hồ cát, vừa để xem giờ, vừa để trang trí trong gia đình. Đến thế kỷ 14, đồng hồ cát cùng la bàn được sử dụng nhiều bởi các thuỷ thủ khi đi biển.
Đồng hồ đèn dầu được thiết kế với một khung chứa dầu, thường là dầu cá voi dùng để đốt đèn. Trên khung chứa dầu ghi những con số cho biết khoảng thời gian qua đi. Các nhà khoa học chưa biết chính xác loại đèn dầu này ra đời khi nào và ở đâu nhưng chúng được sử dụng thịnh hành vào thế kỷ 18 trên thế giới.
Những năm 3500 TCN, người Ai Cập bắt đầu xây dựng những cột lớn, đặt dưới ánh nắng và theo dõi bóng của cột thay đổi hướng và chiều dài để xác định sáng trưa chiều. 2.000 năm sau, người Ai Cập sáng tạo chiếc đồng hồ mặt trời với hệ thống đĩa tròn chia làm 12 phần bằng nhau và một kim hứng bóng mặt trời. Loại đồng hồ này sớm bộc lộ nhiều nhược điểm như không hoạt động vào ban đêm, phân chia giờ chưa chính xác nhưng đây là tiền đề cho đồng hồ thời nay ra đời.
Đồng hồ nến hoạt động đơn giản sử dụng một cây nến đang cháy cùng một bảng chia vạch được đánh dấu liên tục. Nến cháy bao nhiêu tương ứng với những khoảng thời gian trôi đi. Chưa biết chính xác đồng hồ nến ra đời khi nào và ở đâu nhưng các nhà khoa học cho rằng loại đồng hồ này thịnh hành ở các nước châu Á như Trung Quốc và Nhật Bản từ thế kỷ thứ 6 đến thế kỷ 11.
Người Trung Hoa phát minh ra cách đo thời gian bằng nhang vào thời nhà Tống (960-1279) sau đó phổ biến đến những quốc gia lân cận như Nhật Bản, Cao Ly, hay Việt Nam. Ở dạng nguyên sơ nhất, họ tính thời gian bằng đơn vị que nhang. Hình ảnh thường thấy nhất là các kì tính thời gian làm bài bằng 1 que nhang dài. Sau đó, đồng hồ nhang ra đời gồm những quả cầu kim loại được buộc dọc thanh nhang theo khoảng cách đều nhau bằng những sợi dây. Khi nhang cháy hết một đoạn, dây tuột ra làm rơi những quả cầu rớt xuống tạo ra tiếng động báo giờ.
Người Ai Cập sáng tạo đồng hồ nước đầu tiên để khắc phục những hạn chế của đồng hồ mặt trời. Từ Ai Cập, đồng hồ nước phố biến sang Hi Lạp và các nước Ả Rập. Đồng hồ nước đo thời gian chảy của một lượng chất lỏng nhất định, thường là nước. Đồng hồ nước cơ bản nhất thường gồm bộ phận chứa nước và bộ phận hứng.
Người Ai Cập phát minh phương pháp canh thời gian ban đêm bằng dụng cụ thiên văn merkhet vào khoảng những năm 600 TCN. Dụng cụ này còn được biết đến với tên gọi dân gian là đồng hồ sao. Dụng cụ gồm 1 thanh thước thẳng gắn với một dây dọi (dây có buộc một vật nặng ở đầu dưới, dùng để xác định phương thẳng đứng). Các nhà thiên văn đặt dây dọi thẳng đứng và thanh thước hướng về sao Bắc Cực tạo thành một đường Bắc - Nam.
Đỉnh cao của hệ thống đồng hồ nước chính là phát minh đồng hồ voi của Al-Jarazri (1136-1206) vị vua Ả Rập nổi tiếng. Đây là một hệ thống máy móc hoạt động phức tạp. Bên trong chú voi rỗng là một bể nước và một thùng nước được khoét lỗ dưới đáy. Thời gian để thùng chìm trong bể là 1 giờ 30 phút.
