Un reloj en la que se determinan los intervalos de tiempo por referencia a las frecuencias radiado o absorbida por la rotación de las moléculas. El primer reloj de este tipo fue el reloj de amoníaco, usando las moléculas de amoníaco gaseoso para proporcionar la frecuencia básica. Radio ondas generadas en un circuito acoplado fueron alimentados en el gas y la frecuencia del circuito ajustado hasta metros mostraban absorción máxima de las olas por el gas; esto fue la frecuencia deseada de resonancia. Más recientemente desarrollaron reloj utiliza metano como el gas, pero los principios básicos son los mismos. Relojes moleculares son frecuentemente mencionados como relojes atómicos pero este uso es errónea. También se llaman propiedas si su principal producción es la frecuencia, no tiempo.