最早，人们是利用地球自转运动来计量时间的，基本单位是平太阳日。19世纪末，将一个平太阳日的1/86400作为一秒，称作世界时秒。

由于地球的自转运动存在着不规则变化，并有长期减慢的趋势，使得世界时秒逐年变化，不能保持恒定。因此，按此定义复现秒的准确度只能达到一亿分之一秒。

1960年国际计量大会决定采用以地球公转的运动为基础的历书时秒作为时间单位，即将1900年初附近，太阳的几何平黄经为279°41'48".04的瞬间作为1900年1月O日12时整，从该时刻起算的回归年的1/31556925.9747作为一秒。按此定义复现秒的准确度提高到十亿分之一秒。

1967年，国际计量大会决定采用原子秒定义取代历书时秒定义。即将铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁相对应辐射的9192631770个周期所持续的时间定义为一秒。按此定义复现秒的准确度已优于十万亿分之一秒。

1960年以前，CIPM（国际计量大会）以地球自转为基础，定义以平均太阳日之86400分之一作为秒定义。即1 Second = 1/86400 Mean Solar day其稳定度在10-8左右。

1960~1967年CIPM改以地球公转为基础，定义西元1900年为平均太阳年。秒定义更改为：一秒为平均太阳年之31556925.9747分之一。1 Sec = 1/31556925.9747 Solar Year at 1900稳定度约为10-9。