水晶は、延ばしたり縮めたりといった機械的な力を加えると表面に電圧が生じ（圧電現象）、逆に水晶に電圧を加えると物理的な変形をおこすという特徴を持っている。後者の特徴を利用して水晶片を振動させ、高精度で一定な周波数の発信をとりだす装置を水晶発振器と呼ぶ。この水晶発振器の振動数をもとにした時計が水晶時計である。腕時計など、日常的な用途にもよく用いられている。
形状と寸法を変えることでさまざまな固有振動数を持つ水晶片を作ることができる。したがって、周波数の精度も10^-6程度のものから10^-11程度のものまでバラエティに富んでいる。原子時計も参照。