Переменчивость часов в течение года делала невозможным использование более мелких единиц времени. Точность обычно ограничивалась указанием на то, что действие началось, происходило или закончилось в определенный час дня или ночи. Более точное определение времени требовалось только ученым, и именно тем, кто занимался астрономией, наукой в те времена более ценимой, поскольку она не отделялась от астрологии. Наблюдение звезд сделало необходимым разделение суток на 24 часа. В XI веке Михаил Пселл предложил более мелкие деления времени согласно системе, в которой оказались смешанными десятичная и двенадцатиричная системы счисления. Час состоял из 5 лепт (в современном греческом языке слово «лепта» обозначает «минуту»). В Византии это было прилагательное, обозначавшее мелочь. Час делился также на 20 точек, а каждый из stigmai включал 12 моментов. Таким образом, получалось 240 моментов в час.
Узнать, который час, и измерить время при отсутствии у византийцев хронометров представляло большую трудность. Французское слово «часы» пришло из греческого языка. Выражение «который час» звучало буквально как horologion. Вначале время определяли по солнечным часам, которые функционировали только в светлое время суток. Юстиниан приказал установить монументальные солнечные часы на здании, находившемся при входе на главную улицу Константинополя — на Месу. Но византийцы использовали также водяные часы — клепсидры. Это был инструмент, в котором вода непрерывно текла через маленькие отверстия; они действовали и ночью, и в течение всего года, показывая один и тот же час вне зависимости от географической широты, которая определяет продолжительность дня, и от долготы, создающей разницу во времени. Первая трудность заключалась в том, чтобы стандартизовать такой хронометр, а сделать это можно было только при помощи солнечных часов, во время равноденствия.
Византийцы мастерски строили клепсидры, превращая их в настоящие автоматы и вместе с тем — в подлинные произведения искусства. В начале VI века палестинский ритор и экзегет (толкователь) Прокопий Газский составил подробное описание общественных водяных часов, стоявших в его городе: по правде говоря, они не были полностью выдержаны в истинно христианских традициях. Каждый час они с помощью автоматов показывали один за другим все двенадцать подвигов Геракла. К несчастью, Прокопий не оставил описание этого механизма. В Константинополе в юго-западном углу Святой Софии, находился Хорологион, в котором было двадцать четыре двери, которые последовательно открывались и закрывались в течение суток.
В IX веке началось использование водяных часов в военных целях. Ученый Лев Математик посоветовал императору Феофилу поставить две пары синхронизированных клепсидр: одну в Константинополе, а другую — в крепости, расположенной у Киликийских Врат — в ущелье в горах Тавра. Она запирала вход в Малую Азию со стороны Киликийской равнины, которая была тогда в руках арабов. Крепость находилась более чем в 800 км от столицы. По системе крепостей информация путем зажигания сигнальных огней последовательно передавалась от крепости к крепости и менее чем за час доходила от Тавра до Константинополя. Крепость у Киликийских Врат зажигала огонь в определенные часы. Каждому часу соответствовало различное сообщение. Таким образом, император в тот же день был предупрежден о характере и значимости арабского вторжения. Хорошо организованной императорской почте, без сомнения, потребовалось бы четыре или пять дней на преодоление того же расстояния по пересеченной местности, прежде чем новость была бы доставлена властям. Халиф аль-Мамун настойчиво просил императора Феофила прислать ему Льва Математика в Багдад, где строился Дом Мудрости, для преподавания там эвклидовой геометрии. Но Феофил ему отказал: он опасался лишиться ученого, способного к решению стратегически важных задач.