Wegen der elliptischen Umlaufbahn der Erde um die Sonne sowie der geneigten Erdachse beträgt der Unterschied zwischen dem kürzesten und dem längsten Sonnentag im Jahreslauf 30 Minuten und 45 Sekunden. Weil die wahre Sonnenzeit mit ständig wechselnden Tageslängen im Alltagsleben beträchtliche Probleme nach sich ziehen würde, definierte man die mittlere Sonnenzeit. Die Dauer des mittleren Sonnentags (86.400 Sekunden), die von den gebräuchlichen Uhren indiziert wird, errechnet sich aus der durchschnittlichen Länge aller wahren Sonnentage. Die im späten 17. Jh. erfundene und inzwischen äußerst selten gewordene Äquationsanzeige stellt die Abweichung der mittleren von der wahren Sonnenzeit dar. Maxima gibt es Mitte Februar (+14 Min. 24 Sek.) und Anfang November (-16 Min. 21 Sek.). Viermal jährlich (jeweils um den 16.4., 14.6., 1.9. und 25.12.) sind die Länge des wahren und des mittleren Sonnentags identisch. Die jeweilige Differenz wird in den Umfang einer nierenförmigen Scheibe einprogrammiert, die sich einmal jährlich um ihre Achse dreht. Ein aufwändiger Mechanismus tastet die Zeitgleichung ab, um sie auf einen zusätzlichen Minutenzeiger oder ein zweites Zeigerpaar zu übertragen.

Mechanisches Uhrwerk von besonderer Konstruktion, das eine Gangautonomie von mindestens 168 Stunden oder einer Woche aufweist. Bei der gegen 1913 vorgestellten „Hebdomas“ („sieben Tage“) überspannte das Federhaus die gesamte Werksfläche. Lang laufende Formwerke aus den 1930er Jahren verfügten über Federhäuser normaler Größe, hatten dafür jedoch über einen um zwei Zwischenräder ergänzten Rädersatz. Bei Pendel- und sonstigen Großuhren stellt ein Achttagewerk keine Besonderheit dar. Seit 1990 gibt es wieder interessante Armbanduhren mit langer Gangdauer. Damit das Aufziehen bei diesen mechanischen Marathonläufern nicht in Vergessenheit gerät, sind sie meist mit einer Gangreserveanzeige ausgestattet.

Zeitanzeige per Zeigerpaar. Die aktuelle Uhrzeit ergibt sich aus der Stellung von Stunden- und Minutenzeiger zueinander. Heute besitzen – abgesehen von wenigen Ausnahmen – wieder alle hochwertigen Armbanduhren eine analoge Zeitanzeige. Die elektronische Digitaluhr, die in den 1970er Jahren den Markt dominierte, hat ihre Bedeutung weitestgehend eingebüßt.

Merkmal feiner und feinster Uhren sind u.a. die gebrochenen Kanten der Stahlteile. Die Anglierung wird entweder maschinell mit sog. Pantographen (Storchenschnäbel) angebracht oder bei Luxusuhren auf höchstem Niveau in überlieferter Form per Feile von Hand ausgeführt. Idealerweise beträgt der Kantenwinkel exakt 45 Grad. Die Anglierung besitzt keine Auswirkungen auf die Funktion des Uhrwerks.

Eines der kompliziertesten Teile mechanischer Uhren, in der Form eines Schiffsankers, daher auch der Name. Der Anker wird aus Messing oder Stahl gefertigt. Er besteht aus verschiedenen Komponenten, darunter Ankerkörper, -welle und -paletten sowie Sicherheitsstift. Seine Aufgabe besteht zum einen darin, die Kraft vom Räderwerk auf die Unruh zu übertragen, um deren Schwingungen aufrechtzuerhalten. Zum anderen verhindert er das ungebremste Ablaufen des aufgezogenen Räderwerks.

Heute die am weitesten verbreitete Hemmung bei mechanischen Uhren. Erfunden wurde sie gegen 1710 für Großuhrenvom vom englischen Uhrmacher George Graham (sog. Grahamhemmung). Sein Schüler Thomas Mudge entwickelte die Ankerhemmung ab 1757 so weiter, dass sie auch in Taschenuhren Verwendung finden konnte. In tragbaren Uhren findet man – entsprechend je nach Form des Ankers – unterschiedliche Typen der Ankerhemmung: Die englische Spitzzahn-Ankerhemmung, die Glashütter Ankerhemmung, die Schweizer Ankerhemmung oder die Stiftankerhemmung. Bei hochwertigen Armbanduhren beherrscht mittlerweile die Schweizer Ankerhemmung unangefochten das Feld. Die Stiftankerhemmung findet man nur noch vereinzelt in sehr einfachen, preiswerten Uhrwerken.

Eine Uhr ist amagnetisch, wenn sie gegen die negativen Einflüsse magnetischer Felder geschützt ist. Zu diesem Zweck werden anfällige Komponenten aus Metallen hergestellt, die sich nicht oder zumindest nur schwer magnetisieren lassen (z. B. verwendet man Elinvar- oder Nivarox-Spiralen zusammen mit Unruhn aus Messing, Nickel oder Berylliumbronze. Daneben kommen verschiedentlich auch nichtmagnetische Metalle für Anker, Ankerrad und Hebelscheibe zum Einsatz). Eine andere Möglichkeit besteht darin, das ganze Werk mit einem (Zusatz-) Gehäuse aus einer sehr leitfähigen Legierung zu umgeben. Es verhindert den Aufbau von Magnetfeldern in seinem Inneren. Eine Uhr darf dann als amagnetisch bezeichnet werden, wenn sie in einem Magnetfeld von 4.800 A/m (Ampere/Meter) weiterläuft und anschließend eine Gangabweichung von höchstens 30 Sekunden/Tag aufweist. Ist eine Uhr magnetisch geworden, was sich i.d.R. durch deutliches Nachgehen bemerkbar macht, kann eine Uhrmacherwerkstatt per Entmagnetisierungsdrossel Abhilfe schaffen.

Aus Federstahl gefertigte Unruhspiralen verändern ihre Elastizität bei Temperaturschwankungen. Dadurch ändert sich der Gang einer Uhr. Um dem entgegenzuwirken, wurden Präzisionsuhren mit einer Bimetall-Unruh ausgestattet. 1933 gelangten autokompensierende Spiralfedern unter dem Namen „Nivarox“ auf den Markt. Die Legierung aus verschiedenen Metallen versetzte sie in die Lage, Temperaturschwankungen selbst auszugleichen. Mittlerweile finden Nivarox-Spiralen zusammen mit monometallischen Glucydur-Unruhn in allen hochwertigen Armbanduhren Verwendung.

Zusatzmechanismus, der die (Arm-)Bewegungen zum Spannen der Zugfeder einer mechanischen Uhr nutzt. Als Erfinder der tragbaren Uhr mit automatischem Aufzug gilt Abraham Louis Perrelet. 1770 stellte der uhrmacherische Autodidakt zwei unterschiedliche Konstruktionen vor: eine mit Pendelschwungmasse und eine andere mit unbegrenzt drehendem Rotor. Dadurch sollte der Aufzugsschlüssel überflüssig werden. Mangels hinreichender Bewegung konnten die Selbstaufzugssysteme bei Taschenuhren nicht effizient arbeiten. Die Verbreitung hielt sich in Grenzen. Erst die Armbanduhren, die an einer der bewegtesten Körperstelle getragen werden, verhalfen dem automatischen Aufzug zum Durchbruch. Den Anfang machte der Pariser Uhrmacher Léon Leroy im Jahre 1922. Die erste Serien-Armbanduhr mit automatischem Aufzug geht auf den Engländer John Harwood zurück. Er ließ sie 1924 patentieren.1931 stellte Rolex die erste Armbanduhr mit (einseitig wirkendem) Rotoraufzug vor. 1942 präsentierte der Rohwerkehersteller Felsa ein sich beidseitig aufziehendes Uhrwerk. Mit dem Kugellagerrotor schuf Eterna 1948 die Voraussetzung für zukunftsweisende Selbstaufzugssysteme. Nach der Quarz-Krise setzte 1983 die Renaissance des automatischen Aufzugs bei Armbanduhren ein.