El núcleo de un reloj de cuarzo es un cristal de cuarzo. El principio de funcionamiento de un cristal de cuarzo implica utilizar el efecto piezoeléctrico inverso para generar un campo eléctrico que hace que el cristal vibre, lo que da como resultado una reacción mecánica. Debido a que la intensidad del campo eléctrico generado por un cristal de cuarzo es muy pequeña, sólo se necesita un campo eléctrico externo débil para provocar su deformación. Esta característica hace que el rendimiento mecánico de un reloj de cuarzo sea más estable.
Los cristales de cuarzo también tienen una propiedad particularmente notable: cuando se aplican corrientes positivas y negativas simultáneamente en ambos lados, el lado con la corriente negativa se doblará en forma de U-. Si se aplican alternativamente corrientes positivas y negativas a ambos lados del cristal de cuarzo a intervalos regulares, el cristal oscilará y el reloj se sincronizará en función de esta frecuencia de oscilación.
