Название образовано от слов «хроно» и «метр». Прибор представляет собой высокоточные переносные механические часы, в обязательном порядке подвергающиеся аттестации в испытательной лаборатории, в роли которой может выступать астрономическая обсерватория. Хронометр предназначен для измерения промежутков времени, в основном начиная с 3/4 с, погрешность хронометра примерно несколько секунд в сутки.
Первые хронометры были разработаны как навигационные устройства примерно в XVI—XVII вв. Для точной навигации не подходили маятниковые часы, так как постоянная качка и нестационарные условия не способствовали точности.
М. В. Ломоносов одним из первых предложил использовать балансовый регулятор и часовой механизм с двигателем на четырех пружинах, который создавал выравнивание передающегося балансу момента.
Первый практический механический хронометр, основой которого стали часы с балансовым регулятором, был изготовлен английским механиком Дж. Харрисоном, считается, что это произошло в середине XVIII в.
Русские астрономы В. Я. Струве, О. В. Струве, П. М. Смыслов в середине XIX в. внесли предложения для хронометра относительно методов регулирования хода и контроля температурной компенсации.
Конец этого века и начало следующего стали примечательными для конструктивного оформления хронометра, и это решение практически не изменилось, дойдя до 70-х гг. XX в. Современные усовершенствования коснулись технологической составляющей их производства, а также используемых при этом материалов.
Прибор оснащается хронометровым спуском, сообщающим один импульс в течение времени колебания, обусловливая изохронность колебаний баланса, а также достаточно высокую точность хода прибора. Производится сопряжение баланса и цилиндрической спирали, также баланс оснащается биметаллическим разрезным ободом, способствующим в результате изменения температуры сохранять непрерывный период колебания баланса. В хронометре предусмотрено включение специального приспособления, называемого улиткой (или фузей), которое предназначено для произведения выравнивания момента заводной пружины в течение спуска, которое происходит от начала до конца завода.
Морской хронометр фиксируется на карданной подвеске для создания горизонтального положения прибора в результате качки корабля.
В середине XX в. в хронометрах был введен анкерный спуск, при котором производилось сообщение двух импульсов за период колебания.
Если хронометры используются в экспедициях на транспортных средствах, то они фиксируются на амортизаторах. В лабораториях и обсерваториях хронометры не обеспечиваются амортизационными приспособлениями. Приборы могут обеспечиваться контактными устройствами, передающими электрические импульсы, которые могут передаваться с секундным интервалом.
Существуют крупногабаритные, к которым относятся и морские хронометры, и малогабаритные, в том числе и наручные, хронометры.
Кварцевые хронометры практически идентичны схеме, по которой разработаны кварцевые часы. В таком типе хронометров не используются карданный подвес и амортизаторы, являющиеся подвижными частями, которые могут нарушить устойчивость хронометра к любым вибрациям. Кварцевые хронометры не заводятся, так как обеспечиваются гальваническими элементами, например окиснортутным элементом, окисно-серебряным элементом, который без завода способен проработать не менее года.
Кварцевые хронометры характеризуются как приборы высокой точности, для крупногабаритных экземпляров средний суточный ход составляет примерно 0,01 с, для малогабаритных — 0,3 с, погрешность суточного хода малогабаритных хронометров за месячный период составляет не более 5 с. При изменениях температуры от 0 до 40 °С изменение суточного хода малогабаритного хронометра будет не выше 2 с.
Электронно-механические хронометры оснащаются стрелочной индикацией, электронные хронометры обеспечиваются цифровой индикацией.
Регулируется морской хронометр относительно среднего солнечного времени, хронометры, используемые в астрономических обсерваториях, — относительно звездного времени. Диаметр циферблата современного крупногабаритного хронометра составляет 100 мм, диаметр малогабаритного хронометра — 80 мм. Прибор оснащается механизмом, который фиксируется на 15 камневых опорах, для крупногабаритных хронометров одна из опор обязательно изготавливается из алмаза. Хронометр характеризуется суточной периодичностью завода, при этом среднее отклонение суточного хода не превышает 0,15 с, суточный ход может измениться на 0,05 с в результате изменения температуры на 1 °С.
При помощи этого прибора осуществляется хранение времени, например времени начального меридиана, который используется для нахождения географической долготы в навигации, геодезии и других направлениях. В середине XX в. стали широко распространяться карманные и наручные часы, особенностью которых являлась точность хода, получаемая вследствие высокого качества производства и регулировки механизма хронометра. Суточный ход наручного механического хронометра находится в пределах 3 с, погрешность суточного хода с изменением температуры в 1 °С примерно 0,2 с. Такие хронометры применяют специалисты, работа которых требует знания точного времени (например, машинисты, летчики). Следовательно, эти приборы используются в современных видах транспорта, для экспедиций и всевозможных исследовательских работ, которые производятся с сохранением времени с точностью до малых долей секунд в сутки. Во второй половине этого столетия было развито производство крупногабаритных и малогабаритных электронно-механических, электронных, кварцевых хронометров.