20世纪30年代，伊西多·艾萨克·拉比（1944年获得诺贝尔奖）发明了磁共振技术，并由此测量出原子的自然共振频率。原子钟就是利用振荡场的频率即保持与原子的共振频率完全相同的频率作为产生时间脉冲的节拍器。由于这种电磁波非常稳定，原子钟的计时就可以非常准确了。

1949年，伊西多·艾萨克·拉比的学生拉姆齐（1989年获得诺贝尔奖）提出，使原子两次穿过振动电磁场，其结果可使原子时钟更加精确。

现在用在原子钟里的元素有氢（Hydrogen）、铯（Cesium）、铷（Rubidium）等，原子钟的精度可以达到每2000万年才误差1秒，这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。

2010年2月，由美国国家标准局研制的铝离子光钟已达到37亿年误差不超过1秒的惊人水平，成为当时世界上最准的原子钟。

上世纪六七十年代，我国开始了对铷原子钟的理论研究和地面型号试验。

2006年，我国第一台星载铷原子钟产品一飞冲天，搭载验证取得成功。

2007年4月14日，北斗二号采用国产化铷原子钟为主钟、进口铷原子钟为备份的模式成功首发。

2017年11月5日北斗三号首发双星上全部装载了自主研制的星载铷原子钟。

铷原子钟 - 北斗卫星的“心脏”，它的每一次跳动都直接决定着北斗卫星定位、测速和授时功能的精度。

利用铯原子内部的电子在两个能级间跳跃时辐射出来的电磁波作为标准，去控制校准电子振荡器，进而控制钟的走动。这种钟的稳定程度很高，目前，最好的铯原子钟达到2000万年才相差1秒。

现在国际上，普遍采用铯原子钟的跃迁频率作为时间频率的标准，广泛使用在天文、大地测量和国防建设等各个领域中。