Jam atom adalah sebuah jenis jam yang menggunakan standar frekuensi resonansi atom sebagai penghitungnya. Standar frekuensi atom terbaik sekarang ini berdasarkan ilmu fisika yang lebih maju dengan melibatkan atom dingin dan air mancur atomik.

Keakuratan dari jam atom ini adalah 10^-9 detik per hari yang dipertahankan oleh National Institute of Standards and Technology – NIST yang didirikan oleh Lembaga Nasional Standar dan Teknologi Amerika Serikat.

Jam ini mempertahankan skala waktu yang stabil dan berkelanjutan dengan mengambil zona waktu yaitu International Atomic Time (TAI), tetapi untuk masyarat luas mengambil zona waktunya yaitu UTC.

Jam atom pertama kali dibuat pada tahun 1949 di National Bureau of Standards Amerika Serikat. Jam atom pertama yang akurat berdasarkan transisi dari atom caesium-133 dibuat oleh Louis Essen pada tahun 1955 di National Physical Laboratory Britania. Pencapaian ini disepakati oleh masyarakat internasional sebagai dasar dari jam atomik.

Pada bulan Agustus 2004, ilmuwan NIST mempertunjukkan sebuah jam atom skala-chip. Menurut para periset, jam ini seukuran seperseratus dari jam lainnya yang telah ada sebelumnya. Dan mereka menyatakan bahwa jam ini hanya memerlukan 75 milliwatt, membuatnya cocok untuk aplikasi yang menggunakan baterai. Jam radio modern menggunakan jam atom sebagai referensi, dan menyediakan sebuah cara mendapatkan waktu yang disediakan oleh jam atom berkualitas tinggi di wilayah yang luas dengan menggunakan peralatan yang tidak mahal. Isi dari jam atom adalah sebuah microwave cavity (lubang resonansi) yang berisi gas terionisasi, sebuah oscillator microwave tertala (tunable), dan sebuah feedback loop yang digunakan untuk menyetel oscillator ke frekuensi yang paling tepat dari karakteristik absorpsi (penyerapan) yang ditentukan oleh perilaku masing-masing atom.