Атомний годинник — годинник з високою точністю ходу, в якому використовують регулярну частоту якого-небудь атомного чи молекулярного процесу. Наприклад, цезієві атомні годинники використовують частоту, яка відповідає різниці двох енергетичних станів атома цезію.
Точність таких годинників менша за 10-13 с. Цезієвий стандарт використовують для встановлення величини секунди в системі СІ. Ця величина є основою Міжнародного атомного часу (Temps Atomique International, TAI).