thumb|Cezowy zegar atomowy|300x300px thumb|Cezowy zegar atomowy, widok wnętrza|300x300px thumb|Zegar atomowy wielkości układu scalonego|300x300px Zegar atomowy – rodzaj zegara, którego działanie opiera się na zliczaniu okresów atomowego wzorca częstotliwości.
Historia Koncepcje budowy zegarów używających własności atomów pochodzą od Lorda Kelvina z 1879 roku. Pierwszy zegar atomowy był urządzeniem wykorzystującym linię spektralną amoniaku o częstotliwości 23870,1 MHz, był zbudowany w 1949 r., w amerykańskim Narodowym Biurze Standaryzacji. Był mniej dokładny niż istniejące wówczas zegary kwarcowe, ale służył do demonstracji koncepcji. Po skonstruowaniu masera zegary atomowe były budowane jako połączenie maserów o niewiele różniących się częstotliwościach i dołączonym oprzyrządowaniem mierzącym tę różnicę.
Współcześnie najdokładniejsze zegary atomowe bazują na własnościach emisyjnych atomów, z uwzględnieniem struktury nadsubtelnej atomów np. cezu. Dokładność takich zegarów dochodzi do 10-18, co oznacza 1 sekundę w ciągu wieku Wszechświata. Zegary te utrzymują ciągły i stabilny czas TAI (z fr. Temps Atomique International). W zastosowaniach cywilnych używa się innej skali czasu – UTC (z ang. Coordinated Universal Time).