La première horloge atomique au césium a été construit en 1955 par le Dr. Louis Essen et J. V. L. Parry de la National Laborator physique. Travail plus tôt aux États-Unis a entraîné le National Bureau of Standards, construire la première horloge atomique basée sur la molécule d'ammoniac. L'exactitude des informations, même si une amélioration par rapport à celle de l'horloge de quartz-cristal, ne justifiaient pas davantage développement quand l'horloge au césium apparut. Le césium atome possède une viberation naturelle extrêmement précise de 9192631770 cycles qui sert à contrôler une radiofréquence générée par un oscillateur à quartz-cristal et le multiplicateur. La sortie peut être nourri par une réduction de fréquence circuits et utilisé pour piloter une horloge.