Zamanı ölçmek için ilk çabalar güneş saatiyle başlamıştır. Bu ilk saatler, yüzyıllar boyunca zamanın ölçülmesi için kullanılan en yaygın araç olmuşlardır. Güneş saatleri, özel olarak hazırlanmış bir milin gölgesinin, Güneş’in görünen hareketine uygun olarak yine özel olarak hazırlanmış mermer, taş veya madeni bir zemin (kadran) üzerindeki hareketine göre zamanın ölçülmesine yarayan araçlardır. Saat, güneşin oluşturduğu gölgeyi ölçer. Bu yüzden güneş saatleri ancak bol güneşli ülkelerde ve gündüzleri kullanılabiliyordu.
Saat, güneşin oluşturduğu gölgeyi ölçer. Bu yüzden güneş saatleri ancak bol güneşli ülkelerde ve gündüzleri kullanılabiliyordu. Saat sisteminin gelişmesi tamamıyla dinî sebepler yüzündendi. Mısır dilinde saat anlamına gelen “wnwt” aynı zamanda rahiplerin yaptığı dini görev anlamına da geliyordu.
Gündüz saatleri, Güneş Tanrısı Ra’nın ilerleyişine göre ölçülüyordu ve rahipler güneşin yolunu izlemek için değişik şekillerde yapılmış güneş saatleri kullanıyorlardı. M.Ö. 3500′lerde yapılmaya başlayan ve ilk zaman ölçme aracı sayılabilecek obeliskler, aynı zamanda tarla parselasyonunda da kullanılıyorlardı. Uzun, yukarı doğru incelen dörtgen yapının üst sivrisi kare biçimindeki düzlemin ortasında değil kenara kaymış olarak yapılıyordu. Hareket eden gölge, günü ikiye bölerek zamanı gösteriyordu. Yılın değişik zamanlarında gölge uzunlukları işaretlenip en uzun ve en kısa olanı bulunuyor ve böylece yılın en kısa ve en uzun günü de belirlenebiliyordu.
Güneş saatlerinin bir başka çeşidi de T şeklindeki saatlerdir. T biçiminde birbirine bağlanmış iki çubuktan oluşan bu saatlerde kısa çubuğun gölgesi uzun sapın üzerindeki numaralara düşüyordu. Sabahları doğuya doğru, öğleden sonraları ise batıya doğru tutulan saatte, 1′den 10′a kadar sayılar kullanılıyordu. Taşınabilen ilk zaman aracı olan bu saat, M.Ö. 1500′lerde kullanılmaya başlanmıştır. Bu alet, günü 10 parçaya ve sabah ile akşam olmak üzere iki ‘alacakaranlık saatler’ine bölüyordu. T biçimindeki güneş saatlerinde, günün ilk ve son saatlerinde gölgenin sonsuza kadar uzaması ve kadran üzerinde izlenememesi sorun yaratıyordu. Güneş saati tasarımındaki en büyük gelişme, gündüz saatlerini eşit dilimlere ayırabilmeyi sağlayan yarım küre biçimidir. M.Ö. 300 yıllarında Keldani astronom Berossus’un bulduğu bu tip saatlerde yarımküre içbükey olarak yerleştiriliyordu. Herhangi bir günde gölgenin yarımküre üzerinde izlediği yol, Güneş’in gökyüzünde izlediği yörüngenin kopyası oluyordu. 12 eşit bölüme ayrılmış yarımküre üzerinde yörüngeler çizilip, her mevsimle ilişkili saat başları birer eğri ile birleştiriliyordu.
Sümerlerle başlayıp Mısırlılar ve Babillilerle devam eden güneş saatleri Yunanlılarla daha da geliştirilmiştir. Romalılar ilk güneş saatlerini M.Ö. 1. yüzyılda yapmışlardır. Mimar Vitruvius’un belirttiğine göre, Roma’da çok yaygın olarak kullanılan saatlerin 13 değişik türü bulunuyordu. O dönemin usta matematikçileri olan Araplar daha yaratıcıydılar. Saatçiliğe çok önem veren Araplar güneş saatlerinin birçok ilkesini geliştirmişlerdir. Arapların ünlü düşünürlerinden Abu’l Hasan, eşit saatlerle hesaplama sistemini bularak, 13. yüzyılın başlarında horoloji tarihinin en önemli adımlarından birini atmıştır. İlk çağlarda çabuk gelişme gösteren güneş saatleri ortaçağ boyunca 5-16. yüzyıllar arasında pek ilerlememişlerdir. Ancak, 1500-1800 yılları arasında astronomiye paralel olarak hem çeşit hem de kullanışlılık açısından gelişmişlerdir. En ayrıntılı ve hassas güneş saatleri İslâm güneş saatleridir. İslâmiyet’te namaz vakitlerini bilme isteği güneş saatlerini buna göre ayarlama zorunluluğu getirmiştir. Öğle namazı bir cismin gölgesinin en kısa olmasıyla başlar, gölge o cismin iki misli olduğunda, ikindi namazı başlamış olur. Bu iş için caminin avlusuna bir sopa dikilir. Cismin gölgesinin mevsimlere göre tespit edilmesi ve namaz vakitlerinin buna göre işaretlenmesiyle gelişmiş bir yatay güneş saati elde edilir. Bilinen en eski İslâm güneş saati 868-901 yılları arasında Mısır’da hüküm süren Tolunoğlu Ahmed’in Fustat’ta yaptırdığı camide bulunmaktadır.
Güneş saatlerinde zamanın uzunluğu bir mevsimden ötekine değişiyordu. Mısırlılar günü 24 parçaya bölmüş olsalar da bu şimdikinden farklıydı. Güneşin doğumundan batımına kadar geçen zamanı ona bölüyorlardı, ancak bu birimler yazları daha uzun oluyordu. Geçen yıllarla ve her mevsim kayan gün doğumlarıyla gündüz ve gece saatleri tamamen değişiyordu. Daha sonraları gündüz ve gece süreleri 12 saat uzunlukta hesaplanmış olsa da, bu yine mevsimden mevsime değişmekteydi. Güneş saati karmaşık bir sistemdi ve çok esnekti. Daha basit sistemlere ve akşam saatlerini izlemeye duyulan ihtiyaç, değişik arayışlar getirdi ve insanlar zamanı ölçebilmek için gökyüzüyle ilişkisi olmayan başka araçlara yöneldiler.