Zamanın mekanik olarak ölçülmesi yönündeki ilk adımlar din adamlarından gelmiştir. Keşişler dua etmek için kesin saati bilmek zorundaydılar. İlk mekanik saatler, saati göstermek değil duyurmak üzere yapılmışlardı. Bu saatler birer ağırlığa bağlı olarak çalışıyorlardı ve belirli zaman aralıkları ile gonga vuran tokmaklarla donatılmışlardı. Daha önceki yüzyıllarda, eski saat sistemlerinin sesli birer uyarı vermesini sağlama çabaları olumlu sonuçlanmamıştı. Geçen süreyi ufak taş parçacıkları atarak ya da düdük öttürerek belirten karmaşık mekanizmalar üretilmişti.Günü eşit saatler halinde bölen ilk saat, Milan'daki Saint Gottard kilisesi saatidir. Yüzyılın ortasına doğru büyük Avrupa şehirlerinin kulelerinde mekanik saatler görülmeye başlanmış ve gittikçe yayılmıştır. Vargel düzeniyle çalışan bu saatler 300 yıl boyunca devam etmiştir.

1500'lerde Nürnberg'de Peter Heinlein'ın zembereği bulmasıyla, büyük ağırlıklar kalkarak taşınabilir küçük saatler olanaklı kılınmıştır. İlk saatlerde kadran, akrep ve yelkovan bulunmuyordu. Okuma yazma oranının düşük olması, saatlere insanların bakıp anlayacağı yazılar koymak yerine çan sesleri konmasını gerektiriyordu. Süreyi görsel olarak göstermek için saatlere kadranı ilk olarak kullanan ve 1344'te 24 dilimlik saati yapan Dondi'dir.

Saat gelişiminde atılan başka bir büyük adım da sarkacın bulunmasıdır. Kilisede papazı dinlerken kürsünün üzerinde sallanan lambanın salınım zamanının sabit olduğunu farkeden Galileo, sarkacın salınım periyodunun, ağırlığına ya da genişliğine değil, uzunluğuna bağlı olduğunu bulmuştur. Galileo, ölümüne yakın, sarkaçla çalışan bir saat tasarlasa da bunu gerçekleştirememiştir. İlk çalışan sarkaçlı saati 1656'da, Galileo'nun ölümünden 14 yıl sonra, Alman astronom Christian Huygens yapmıştır. Huygens'in saati önceleri günde bir dakikadan az hata veriyordu. İlk olarak sağlanan bu hassaslığı, Huygens çalışmalarıyla hatayı günde 10 saniyeye düşürerek, artırmıştır.

Sarkacın bulunmasıyla ilk defa olarak saatlere dakika ve saniye kolları eklenmiştir.1670'lerin ortalarında Huygens'in balans yayını geliştirmesi taşınabilir saatlerin gerçek bir cep saati haline getirilebilmesini sağlamıştır. Yay mekanizmasının bulunması, zamanın hem karada hem de denizde aynı doğrulukta ölçülebilmesini sağlamıştır. Balans yayının geliştirilmesi ile gittikçe küçülen saatler cepte ya da kolda taşınabilmeye başlamış, ilk ucuz cep saatleri ABD'de üretilmiş, kol saatleri ise 1890'larda ortaya çıkmıştır. Başlangıçta sadece kadınların kullandığı kol saatleri I. Dünya Savaşı sırasında erkekler arasında da yaygınlaşmıştır.

Zamanı karada ve denizde aynı olarak ölçebilen bu yeni saatlerle zaman birimlerinin hassaslığı sorgulanmaya başlanmıştır. Bir saniyenin uzunluğu neydi? Basit bir hesapla saniye dakikanın 1/60'ı, dakika saatin 1/60'ı ve saat te günün 24'te biri olduğu için bir saniye ortalama güneş gününün 86 400'de biri olarak ortaya çıkar. 1820'de zaman aralıkları bu hesaba göre standardize edilmiştir.