'n Sesiumhorlosie, ook bekend as 'n atoomhorlosie, is 'n hoogs akkurate en presiese tydhoutoestel wat die vibrasies van atome van die element sesium gebruik om tyd te meet. Die sesiumatome word in 'n vakuum gehou en word aan mikrogolfstraling onderwerp, wat veroorsaak dat hulle teen 'n spesifieke frekwensie resoneer. Die frekwensie van hierdie resonansie word gebruik om die tydeenheid bekend as die tweede te definieer. Sesiumhorlosies word as die standaard vir internasionale tydwaarneming gebruik en word gebruik om ander tydhoutoestelle te stel en te kalibreer.