隨着科技進步，近代科學家發明單擺鍾及石英振盪器，利用單擺或石英晶體的振盪週期來計時。1960年以前，CIPM（國際計量大會）以地球自轉爲基礎，定義以平均太陽日之86400分之一作爲秒定義。1960至1967年CIPM改以地球公轉爲基礎，定義西元1900年爲平均太陽年。秒定義更改爲：一秒爲平均太陽年之31556925、9747分之一。二十世世紀中葉，由於量子力學的發展，發展了諸如光譜超精細結構、鎂射及雷射、光磁共振、分子束磁共振、分離震盪場等實驗及研究，使量子頻率標準取代以天體運動爲標準之天體時而成爲計時標準。1967年，CIPM定義秒是銫133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個週期所持續的時間。此秒定義一直維持至今。 秒定義可以以銫原子頻率標準器來實現，其穩定度依據各標準器的製造方法、維護環境的不同而不同。
