据记载，先秦漏刻主要是用于军事目的的。至汉太初改历以后，才开始应用在天文学上。在天文学上应用之后，它的精密程度和使用的方法，都有了重要改进。先秦时，是否已开始用漏刻连续不断地测时、报时，还值得进一步研究。作为一个连续的测时、报时系统，并投入正常使用，大约始于西汉太初以后。
由于不同季节白昼或黑夜的刻数不等，使用同一个刻度的箭就会不方便，也不准确。所以古人发明了在不同的季节使用不同箭的方法。西汉时一年使用40根箭，每九天换一根箭。在使用的过程中，发现按天数换箭的方法并不科学，因为冬至、夏至附近昼夜的变化不显著，而春分、秋分附近变化很显著，所以在东汉初年时，就改用太阳南北方向每移动二度四分更换一箭，仍使用40根箭。东汉和帝时又作出小的改进，规定太阳每南北移动二度更换一箭，全年使用48箭。
开始时的使用方法大致是这样的：将一昼夜分为100刻，夏至白天60刻，夜晚40刻；冬至白天40刻，夜晚60刻；春分、秋分昼夜平分。但天文学家把太阳出入前后二刻半的晨昏朦影时间也算在白天，这样，夏至白天65刻，夜间35刻；冬至白天45刻，夜晚55刻；春秋分白天55刻，夜晚45刻。将白天和黑夜分开使用，当白天开始时，将漏壶装满了水，在水面上漂浮着一根带有刻度的箭。随着壶水的下漏，浮箭便逐渐下沉，从壶口读出各个时刻箭上的刻数以报时。通常将一根箭的刻数，在中间作出标记，将上下一分为二，故报时时，称昼漏上水×刻，或昼漏下水×刻；夜漏上水×刻，夜漏未尽×刻。当昼夜交替时，不管壶水是否漏尽，就该重新加满水，重新起漏。
无论是十六时制或十二时制，都是依据太阳的方位或出没状况来判断的，但这对平民百姓来说，不容易判断得准确，使用起来也太粗疏，故人们又发明了漏刻，用来记载时间。《周礼》载有契壶氏，《汉书》载有率更令，均是执掌漏刻的官员，可见迟至周代，官方就用漏刻来纪时了。
