Cel mai vechi exemplu cunoscut de mecanism de ceasornicărie este mecanismul Antikythera, un calculator analogic cu angrenaje din secolul I î.Hr., oarecum asemănător cu un astrolabiu, pentru calcularea pozițiilor astronomice și a eclipselor, recuperat dintr-un naufragiu grec. Există multe alte relatări despre dispozitive de ceasornicărie în Grecia antică, chiar și în mitologia sa, iar mecanismul în sine este suficient de sofisticat pentru a indica o istorie semnificativă de dispozitive mai mici care au condus la crearea sa.
La un moment dat, acest nivel de sofisticare a tehnologiei de ceasornicărie a fost pierdut sau uitat în Europa și a revenit doar atunci când a fost adus din lumea islamică după cruciade, împreună cu alte cunoștințe care au condus la Renaștere. Mecanismul de ceasornicărie a recuperat în cele din urmă echivalentul nivelurilor tehnologice preromane în secolul al XIV-lea.
Ca și în mitologia greacă, există pretenții ambițioase de automatizare în legendele altor culturi. De exemplu, în legenda evreiască, Solomon și-a folosit înțelepciunea pentru a proiecta un tron cu animale mecanice care îl aclamau ca rege atunci când urca pe el; după ce se așeza, un vultur îi punea o coroană pe cap, iar un porumbel îi aducea un sul din Tora. Se spune, de asemenea, că atunci când regele Solomon a pășit pe tron, un mecanism s-a pus în mișcare. De îndată ce a pășit pe prima treaptă, un bou de aur și un leu de aur au întins fiecare câte un picior pentru a-l susține și a-l ajuta să urce pe următoarea treaptă. De fiecare parte, animalele l-au ajutat pe rege să urce până când acesta s-a așezat confortabil pe tronul său.
În China antică, o relatare curioasă despre automatizare se găsește în textul Lie Zi, scris în secolul al III-lea î.Hr. În cadrul acestuia există o descriere a unei întâlniri mult mai vechi între regele Mu din Zhou (1023-957 î.Hr.) și un inginer mecanic cunoscut sub numele de Yan Shi, un „artizan”. Acesta din urmă i-a prezentat cu mândrie regelui o figurină în mărime naturală, în formă umană, a lucrării sale mecanice (grafie Wade-Giles):
Regele s-a uitat uimit la figurină. Aceasta mergea cu pași repezi, mișcându-și capul în sus și în jos, astfel încât oricine ar fi luat-o drept o ființă umană vie. Artizanul i-a atins bărbia, iar aceasta a început să cânte, perfect acordată. Când spectacolul se apropia de sfârșit, robotul a clipit din ochi și a făcut avansuri doamnelor și domnișoarelor prezente, moment în care regele s-a înfuriat și l-ar fi executat pe loc pe Yen Shih, dacă acesta din urmă, de frică de moarte, nu ar fi făcut instantaneu robotul bucăți pentru a-i arăta ce era cu adevărat. Și, într-adevăr, s-a dovedit a fi doar o construcție din piele, lemn, lipici și lac, divers colorată în alb, negru, roșu și albastru. Examinându-l îndeaproape, regele a constatat că toate organele interne erau complete – ficat, bilă, inimă, plămâni, splină, rinichi, stomac și intestine; iar peste acestea din nou, mușchi, oase și membre cu articulațiile lor, piele, dinți și păr, toate artificiale… Regele a încercat efectul îndepărtării inimii și a constatat că gura nu mai putea vorbi; a îndepărtat ficatul și ochii nu mai puteau vedea; a îndepărtat rinichii și picioarele și-au pierdut puterea de locomoție. Regele a fost încântat.
Alte exemple notabile includ porumbelul lui Archytas, menționat de Aulus Gellius. Relatări chinezești similare despre automate zburătoare sunt scrise de filosoful mohist Mozi din secolul al V-lea î.Hr. și de contemporanul său Lu Ban, care au realizat păsări artificiale din lemn (ma yuan) care puteau zbura cu succes, conform Han Fei Zi și altor texte.
Până în secolul al XI-lea, în Europa, mecanismele de ceasornicărie erau folosite atât pentru ceasuri, cât și pentru urmărirea evenimentelor astronomice. Ceasurile nu țineau timpul foarte precis după standardele moderne, dar dispozitivele astronomice erau folosite cu atenție pentru a prezice pozițiile planetelor și alte mișcări. Aceeași cronologie pare să se aplice și în Europa, unde, în acea perioadă, la ceasuri se foloseau scurgeri mecanice.
Până în secolul al XV-lea, mecanismele de ceasornicărie erau acționate de apă, greutăți sau alte mijloace ocolitoare, relativ primitive, dar în 1430 a fost prezentat lui Filip cel Bun, duce de Burgundia, un ceas care era acționat de un resort. Aceasta a devenit o tehnologie standard, alături de mișcările acționate de greutăți. La mijlocul secolului al XVI-lea, Christiaan Huygens a preluat o idee de la Galileo Galilei și a dezvoltat-o în primul mecanism modern cu pendul. Cu toate acestea, în timp ce resortul sau greutatea furnizau forța motrice, pendulul nu făcea decât să controleze rata de eliberare a acestei forțe prin intermediul unui mecanism de scăpare (o scăpare) la o rată reglementată.
Instituția Smithsonian are în colecția sa un călugăr cu ceas, cu o înălțime de aproximativ 380 mm (15 in), datând probabil încă din 1560. Călugărul este acționat de un resort cu cheie învârtită și parcurge traseul unui pătrat, lovindu-și pieptul cu brațul drept, în timp ce ridică și coboară o mică cruce de lemn și un rozariu în mâna stângă, întorcându-se și dând din cap, dându-și ochii peste cap și rostind ascultări tăcute. Din când în când, își duce crucea la buze și o sărută. Se crede că acest călugăr a fost fabricat de Juanelo Turriano, mecanic al Sfântului Împărat Roman Carol al V-lea.
.