Đồng hồ nước sử dụng nước chảy để đo thời gian theo Bảo tàng Đồng hồ và Đồng hồ Quốc gia. Đồng hồ nước được phân loại là đồng hồ nước "chảy ra" hoặc "chảy vào" dựa trên cách chất lỏng di chuyển vào mối quan hệ với tàu chính.
Thời gian được đo bằng đồng hồ nước chảy ra bằng cách đổ đầy nước vào bình và từ từ rút hết nước với tốc độ đều có thể. Các dấu hiệu bên trong tàu được quan sát để biết thời gian trôi qua. Theo FactMonster.com, loại đồng hồ nước này tương tự như đồng hồ nước được sử dụng ở Hy Lạp cổ đại vào khoảng năm 325 trước Công nguyên. Clepsydras trong tiếng Hy Lạp là những chiếc bát bằng đá có mặt nghiêng cho phép nước nhỏ giọt với tốc độ gần như không đổi từ một lỗ nhỏ gần đáy.
Đồng hồ nước vào hoạt động theo cách ngược lại như mô hình dòng chảy ra. Loại đồng hồ nước này sử dụng chất lỏng để làm đầy một bình chứa chứ không phải xả đi. Khi nước dâng lên, thời gian có thể được đo dựa trên các mốc giờ và phút được tạo bên trong bình. FactMonster.com báo cáo rằng một loại đồng hồ nước chảy vào vẫn được sử dụng cho đến ngày nay ở các vùng của Bắc Phi. Một chiếc bát kim loại có lỗ ở đáy được đặt trong một khối nước lớn hơn và khi nước thấm từ từ vào bát, nó sẽ chìm trong một khoảng thời gian nhất định.
Do khó kiểm soát chính xác tốc độ dòng nước nên cả hai loại đồng hồ nước đều có biên độ sai số khác nhau.
