Etwa 1000 nach Christus entstanden die ersten astronomischen Uhren, zum Beispiel in China: die astronomische Uhr von Su Song aus dem Jahr 1088. Zur gleichen Zeit bauten muslimische Forscher und Astronomen zahlreiche astronomische Uhren. Diese waren hochgenau und wurden in Moscheen und Observatorien eingesetzt. Im frühen 14. Jahrhundert wurde die astronomische Uhr von Ibn al-Shatir gebaut. Zu den raffiniertesten Astrolabien zählen die Entwicklungen von Abu Raihan al Buruni aus dem 11. Jahrhundert und die von Mohammed Ibn Abi Bakr aus dem 13. Jahrhundert. Diese Geräte dienten dazu, die Zeit zu erfassen und hatten gleichzeitig die Funktion eines Kalenders.

Schauen wir uns diese Erfindungen genauer an. Im Jahr 1206 hat Al-Jazari eine raffinierte wassergetriebene astronomische Uhr gebaut. Diese Uhr war sehr komplex, hatte eine Höhe von etwa 3,4 Metern und mehr Funktionen als die bloße Zeitmessung. Abgebildet waren der Tierkreis und der Umlauf von Sonne und Mond. Der Zeiger hatte die Form eines Halbmondes. Auch hatte diese Uhr das Prinzip, das in den auch heute noch bekannten Kuckucks-Uhren gängig ist: Der Zeiger wurde von einem versteckten Mechanismus bewegt, der Türchen öffnete: Jede Stunde wurde eine Puppe, eine Figur enthüllt. Man konnte die Dauer von Tag und Nacht festlegen: Denn über das Jahr hinaus ändern sich die Sonnenstunden des Tages. Es war möglich, die Uhr so zu kalibrieren, die sie sich dem Tages- und Nachtrhythmus anpasste.

Diese Uhr hatte auch mechanische Finessen: Figuren von Tieren und Musikern, die sich bewegten und Musik spielten. Die auslösenden Hebel wurden von einer Nockenwelle bewegt, die an einem sich drehenden Wasserrad befestigt war.

In Europa bauten Richard von Wallingford (bis 1336) und Giovanni de Dondi (1248 bis 1364) astronomische Uhren. Leider gibt es heute kein erhaltenes Exemplar mehr. Es gibt aber genaue Beschreibungen des Konstruktionsaufbaus und der Funktionsweise, die dafür genutzt werden konnten, diese Uhren nachzubauen. Diese Beschreibungen zeigen, wie schnell die Entwickler ihre Theorien über mechanische Uhren in die Praxis umsetzten. Auch zeigen sie, dass die Motivation für die Uhren war, den Kosmos zu untersuchen. Die Entwickler waren stark an der Astronomie interessiert.

Ein genauer Blick auf die Uhren: Die Uhr von Dondi hatte eine siebenseitige Konstruktion. Sie war einen Meter hoch und zeigte die Tageszeit minutengenau an. Sie hatte einen eingebauten Kalender, der Feste anzeigte und sagte alle achtzehn Jahren die zu erwartende Sonnen-Finsternis an. Die Uhr von Wallingford hatte eine Glocke, die jede volle Stunde läutete und mit der Anzahl der Schläge die Uhrzeit „ansagte“. Die Uhr hatte sogar ein Glücksrad und zeigte den Wasserstand (Flutzeiten) der London Bridge an. Da der Erbauer astronomisch versiert war, hatte die Uhr auch ein Astrolabium für Sonne, Mond und eine Sternenkarte, die vermutlich die Planeten unseres Sonnensystems zeigte.

Ob diese Uhr zuverlässig und korrekt war, ist allerdings nicht bekannt. Anzunehmen ist, dass diese Uhren täglich per Hand neu kalibriert werden mussten, um Fehler durch die Benutzung und den Verschleiß auszugleichen.