機械表機芯（內部使手表滴答作響的部件）使用一係列微小的齒輪、彈簧和其他純機械零部件。它們不需要電池提供動力，可分為自動上弦機械表和手動上弦機械表兩種。手動上弦的有一個小撥盤，稱為表冠，需要定期上弦。自動機械表動力是依靠機芯內的一個額外的轉子捕獲佩戴者移動時的機械能，用來自動給主發條上弦的。極其複雜的機械機芯必須在很小的空間內組裝配合起來。
當一塊石英被按壓時，石英兩端會產生電荷。相反，當石英接受到外部的加力電壓，就會有變形及伸縮的性質，這就是眾所周知的“壓電效應”。如果電荷施加到石英上，它就會引起石英以精確的頻率振**。電池提供電壓來激活石英晶體振**並為微芯片中的電子電路供電。
圖1 機械表機芯將能量儲存在主發條中，一般使用表冠給發條上弦，或者通過自動轉子捕捉能量傳遞給發條帶動機芯。發條驅動齒輪傳動係統，表盤齒輪係通過擒縱機構和平衡輪機構提供動力。擒縱調速機構控製著表盤齒輪傳動係的轉速，它是機械表的核心。
石英晶體每秒的振動次數高達32768次，就是說石英晶體以32768赫茲的頻率振動，微型集成電路芯片（簡稱“微芯片”）是手表的“大腦”，它控製著石英諧振器的振動，並起著分頻器的作用。微芯片將該石英振**頻率除以215從而將振動頻率降低到每秒1次。該振**信號用於驅動步進電機，這是一種特殊類型的電機，它會根據接收到的每個信號脈衝旋轉一定的角度。電機驅動一組齒輪，帶動手表上的指針轉動。
原子時代的計時器——原子鍾
在第二次世界大戰後的幾年裏，人們對原子物理學的興趣導致了原子鍾的發展。放射性物質以已知的穩定速率發射粒子。通過齒輪齧合和部件運動來計時的機械鍾，可以用一種裝置來代替，這種裝置在每次放射性元素發射粒子時模仿手表的運動。原子鍾通常用於實驗室或通信環境中，在這些環境中需要始終保持精確的基準時間。