水晶式時計は、時間源として水晶（クオーツ；Quartz）振動子を使用していることから、クオーツ時計とも呼ばれています。水晶振動子がつくり得る時間精度は、機械式時計に比べ飛躍的に良いことから、精度がいいという特長をもっています。

電池等から得られる電気エネルギーを使い、水晶振動子を発振させます。
高精度で高い周波数（例：32,768Hz）の振動をＩＣが分周して、１秒間隔等の周波数に変換します。アナログ時計の場合は、その信号を使用してステップモーターを駆動して時計を動かします。

水晶式時計（クオーツ時計）の模式図（例：アナログ時計）

デジタル時計の場合は、分周して作られた信号から、液晶パネル等を駆動する信号を作り表示します。

一般の水晶式時計の電源は電池です。一定期間（数年）動き続け、電池寿命切れとなります。
新しい電池に交換することで、それまでと同じく安定的な精度で時計が動きます。

定期的な電池交換の必要がない水晶式時計として、太陽電池（ソーラーパネル）からエネルギーを得る「太陽電池時計」、回転錘の動きから発電する「自動巻発電ウオッチ」、また温度差を利用した「熱発電ウオッチ」等がありますが、これらは発電で得られた電気エネルギーを二次電池等に貯めて水晶式時計を駆動しています。