随着科技进步，近代科学家发明单摆钟及石英振荡器，利用单摆或石英晶体的振荡周期来计时。
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。
1960至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。
二十世世纪中叶，由于量子力学的发展，发展了诸如光谱超精细结构、镁射及雷射、光磁共振、分子束磁共振、分离震荡场等实验及研究，使量子频率标准取代以天体运动为标准之天体时而成为计时标准。
1967年，CIPM定义秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间。
此秒定义一直维持至今。
秒定义可以以铯原子频率标准器来实现，其稳定度依据各标准器的制造方法、维护环境的不同而不同。