不同的时间系统有不同的测量方法。
（1）恒星时：它是以地球自转周期为基准所建立的一种时间系统。其测量方法是选取春分点作为参考点，其连续两次过测站上中天所经历的时间，称为一恒星回，一个恒星日分为24恒星小时，一恒星小时分为60恒星分，一恒星分分为60恒星秒。
（2）真太阳时：选真太阳为参考点，它连续两次过测站上中天所经历的时间，称为一真太阳日。时，分，秒分法同恒星时。
（3）平太阳时：选取平太阳（在赤道上作匀速运动的假想太阳，其速度等于真太阳周年视运动的平均速度）为参考点，它连续两次过测站下中天所经历的一段时间，称为一平太阳日。时、分、秒分法同恒星时。世界时即是以格林尼治（经度0°）命名的平太阳时，全世界统一使用。
（4）历书时：测定某一时刻天体的位置，并与其星历表相比较，即可得到这一时刻的历书时。
（5）原子时：通过测定铯原子133在两个基态的超精细结构的能级跃迁辐射的电磁振荡周期所得到，1秒相当于电磁振荡9192631770周所经历的时间。
（6）协调时：采用原子时秒长，时刻与世界时相差不超过上0．9秒，在每年的年中或年未，对其时刻进行一整秒的调整（称跳秒）。
为了随时获得世界时，要用精密的天文时计将天文测时结果记录下来，并根据天文时计运行的规律随时指示外推的世界时，这种工作称为守时，也就是时间的保持。最初用来保持时间的时计为天文摆钟。第二次世界大战后，天文摆钟被石英钟所淘汰，石英钟担负起了守时的任务。20世纪50年代以后出现原子钟，比石英钟要精确得多，使天文时计发生质变。原子钟是目前最精确的天文时计，各国都用原子钟来保持时间。
我国的多座天文台均参加测时工作，陕西天文台定时发播时号，供全国校正时间使用。