天文鐘是一種特別設計的、能用多種形式來表達天體時空執行的儀器。它是把動力機械和許多傳動機械組合在一個整體裡，利用幾組齒輪系把機輪的運動變慢，使它經常保持一個恆定的速度，和天體運動一致。天文鐘既能表示天象，又能計時。後世的鐘表即由此演變而來。 它可以顯示太陽、月亮、星座在該時刻的相對位置，有的更可顯示主要行星的位置。

所有可以顯示時間和天文學資訊的鐘都可以稱作天文學鐘。這些資訊可以包括天空中太陽和月亮的位置，月亮的盈虧，日食，每晚某時的星空、恆星時，還有其它的天文資訊等。

天文鐘以地心說模型表示。鐘面中心常為一個圓形或球形的標記表示位於太陽系的中心的地球。常以一個金色的球表示繞地轉動的太陽。這種設計的理念來源於週日運動對於觀測者而言最為直觀，也是生活經驗的關係，也是在尼古拉·哥白尼提出日心說之前歐洲普遍的宇宙觀。