星載原子鐘是中國北斗導航衛星的最關鍵部件之一，被稱為時頻分系統的心臟，為衛星系統提供穩定水平很高的時間頻率型號，其效能決定了導航系統定位、測速及授時的精度。如果鐘的精度提高，導航精度也會提高。

原子鐘的精度可以達到每100萬年時間誤差不超過1秒。這為天文、宇宙航行、航海、衛星導航等提供了強有力的保障。

原子鐘能夠在足夠小的體積內實現1納秒的精度， 所以衛星導航特別依賴原子鐘。然而，現在的導航衛星，無論是北斗還是GPS，使用的都是普通原子鐘，也可以稱為熱原子鐘（相對冷原子鐘而言）。其基本原理是利用特殊原子（如氫原子、銣原子、銫原子）的某個特定躍遷頻率，這個特定頻率有極高的穩定性，可以精確到皮秒甚至飛秒，但原子的這個躍遷頻率不能直接使用，需要讓電磁波與原子相互作用，間接地用電磁波把這個頻率匯出來，這是原子鐘的基本原理。

根據原子物理學的基本原理，原子是按照不同電子排列順序的能量差，也就是圍繞在原子核周圍不同電子層的能量差，來吸收或釋放電磁能量的。這裡電磁能量是不連續的。當原子從一個"能量態"躍遷至低的"能量態"時，它便會釋放電磁波。這種電磁波特徵頻率是不連續的，這也就是人們所說的共振頻率。同一種原子的共振頻率是一定的-例如銫133的共振頻率為9 192 631 770Hz。因此銫原子便用作一種節拍器來保持高度精確的時間。