在时间频率的精确测量或在使用精确时间频率的工作中，使时间信号在时刻上或频率信号在相位上保持某种严格的特定关系。时刻同步是基本的时间同步，即两个钟在某一参考系上保持相同的读数。原则上，时间同步对于用来同步的时频信号的准确度没有要求，但在实用上一般把时间同步到准确的时标上，把频率同步到标准频率上。

时间同步通过对传递时间频率的无线电讯号的比对来实现，是时间服务的内容之一。波段包括高频、甚低频等所有可用的无线电频谱；传递讯号的机构除专门的授时台外，还有远距离无线电导航台、电视台、直播电视卫星、导航卫星、通讯卫星、微波中继通讯站等，时间同步也能利用甚长基线干涉、月球回波和流星余迹观测等技术以及搬运钟来实现。时间同步的精度已可达10-9秒（纳秒）量级。高精度的时间同步在空间科学、精密天文测量、大容量数字通讯、远距离无线电导航等方面有重要应用。