Une horloge astronomique est dotée de mécanismes permettant d'afficher les positions relatives du soleil, de la lune, des signes du zodiaque et des planètes. Bien qu'il n'existe pas de définition précise, on peut considérer qu'une horloge astronomique est équipée d'un mécanisme affichant automatiquement l'astrolabe utilisé pour mesurer les positions du soleil et des planètes. Celles fabriquées avant le XVe siècle étaient probablement actionnées par l'eau ou par des poids. La première horloge astronomique de précision au monde serait l'« horloge Dondi », conçue par l'Italien Giovanni Dondi (1318-1389). Bien qu'aucun exemplaire original n'ait été conservé, le Dr Ludwig Oechslin l'a fidèlement reproduite à partir de plans dans les années 1990. L'horloge astronomique la plus complexe actuellement connue est l'« horloge n° 4 » (1967), fabriquée par le Norvégien Rasmus Jonathan Soames (1893-1967). Outre le soleil, la lune et les signes du zodiaque, elle peut également afficher les taches solaires. Il a été vendu aux enchères chez Sotheby's en 2002 et acquis par un collectionneur anonyme.