1945 - Isidor Rabi, um professor de física na universidade de Columbia, EUA, sugere a construção de um relógio Atômico a partir de técnicas de ressonância magnética de raio de luz atômica, por ele desenvolvidas em 1930.

1949 - O NIST, EUA, ( naquela época o National Bureau of Standards, Laboratório Nacional de Padrões), anuncia a construção do primeiro relógio atômico baseado nas técnicas de Rabi, usando moléculas de amônia .

1952 - NIST anuncia a construção do primeiro relógio atômico, utilizando átomos de césio. Este relógio é denominado NBS-1.

1954 - NBS-1 é instalado nos novos laboratórios do NIST em Boulder, Colorado.

1955 - O NPL ( National Physical Laboratory , Laboratório de Física Nacional), na Inglaterra, constrói o primeiro relógio atômico de raios de luz de césio, utilizável como padrão de calibração.

1958 - Os relógios atômicos de césio passam a ser disponíveis comercialmente custando US$ 20 000,00 cada.

1960 - NBS-2 é inaugurado em Boulder, podendo ser utilizado por longos períodos de tempo é pode ser utilizado para calibrar padrões secundários.

1963 - Após anos de pesquisa, o NBS-3 é construído .

1967 - A 13^a CGPM ( Conferência Geral de Pesos e Medidas), define a unidade segundo baseada nas oscilações dos átomos de césio. A partir daí o padrão da grandeza tempo não se baseia mais na astronomia.

1968 - O NBS-4 é terminado. Este relógio esteve em operação até a década de 1990.

1972 - O NBS-5 passa a ser usado como padrão de referência.

1975 - O NBS-6 entra em operação , com erro menor que um segundo em 300 000 anos.

1989 - Três pesquisadores recebem o prêmio Nobel de Física , Norman Ramsey da Universidade de Harvard, Hans Dehmelt da Universidade de Washington e Wolfang Paul da Universidade de Bonn, pelos seus trabalhos no desenvolvimento dos relógios atômicos. O NIST é citado como tendo apoiado o começo das pesquisas.

1993 - NIST-7 entra em operação. Obtém-se uma incerteza de 5 partes em 10^-15 , ou seja, 20 vezes melhor que o NBS-6.

1999 - NIST - F1 entra em operação, com uma incerteza de 1,7 partes em 10^-15 , que corresponde a um erro de um segundo em cerca de 20 milhões de anos, tornando-o o melhor relógio do mundo, juntamente com um relógio similar construído em PARIS. Este novo padrão utiliza uma nova técnica chamada Relógio por Fonte de Césio.