원자진동수 표준을 이용하는 초의 새로운 정의에 따라 정한 시간의 척도 또는 그 적산(積算)값을 쓰는 시법. 원소의 원자는 각기 고유한 불연속적인 에너지상태에 있으며 한 상태에서 다른 상태로 옮아갈 때 고유의 진동수의 진동에너지를 방출 또는 흡수한다.

이 원자가 내는 진동수는 인공 진동체의 진동수에 비해 매우 안정되어 있다.

따라서 원자의 1진동 사이의 극미시간도 정상이다.

원자의 이러한 성질을 이용하여 정상이며 안정된 원자 진동 발진기가 발하는 1진동의 극미시간을 적분하여 1초로 정의하고 이것을 끊임없이 계속하는 시계를 원자시계라 하고 이 시계의 시각을 원자시, 또는 적산원자시라고 한다.

국제원자시로 채택된 것은 세슘원자(¹³³Cs)가 바닥상태일 때 나타나는 두 초미세구조 준위 사이의 전이에 대응하는 복사(輻射)인 91억 9263만 1,770Hz의 시간 간격을 시간단위 1초로 한 것이며, 1967년 파리의 제13회 국제도량형총회에서 결정되었다.

원자시는 58년 1월 1일 세계시 0시를 원자시 0시로 한 것이 지금까지 사용되고 있다.