Το ναυτικό χρονόμετρο είναι ένα ρολόι ακριβείας που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της θέσης του πλοίου με αστρονομική ναυτιλία. Ως αστρονομική ναυσιπλοΐα ή αστρονομική ναυτιλία χαρακτηρίζεται γενικά η μέθοδος κατά την οποία η ασφαλής πλεύση και κατ΄ επέκταση το γεωγραφικό στίγμα ενός πλοίου προσδιορίζεται από την παρατήρηση ουρανίων σωμάτων. Η αστρονομική ναυτιλία διαφέρει από την ακτοπλοΐα στο ότι ο προσδιορισμός του στίγματος γίνεται με τη βοήθεια ουράνιων σωμάτων αντί για σημεία ξηράς και, επίσης, στο ότι εφαρμόζεται στην ωκεανοπλοΐα, δηλαδή σε πλεύσεις πολύ μακριά από ακτές. Κύρια όργανα που χρησιμοποιούνταν παλαιότερα ήσαν οι αστρολάβοι και αργότερα οι τετράντες, που πολύ σύντομα αντικαταστάθηκαν από τους εξάντες οι οποίοι χρησιμοποιούνται μέχρι και σήμερα.

Η θέση κάθε παρατηρητή πάνω στη Γη ορίζεται από το γεωγραφικό πλάτος και το γεωγραφικό μήκος. Το γεωγραφικό πλάτος είναι παράλληλες «φέτες» της Γης, που μπορούμε να φανταστούμε ως παράλληλα επίπεδα προς τον ισημερινό. Έτσι το Πλάτος ενός τόπου μπορεί να είναι από μηδέν, αν βρίσκεται στον ισημερινό, μέχρι 90 μοίρες Βόρειο ή Νότιο αν βρίσκεται στους πόλους. Το γεωγραφικό μήκος είναι κυκλικές τομές πάνω στην Γήινη επιφάνεια που ορίζονται από τους Πόλους και τον τόπο του παρατηρητή. Η έναρξη μετρήσεων των μεσημβρινών έχει αυθαίρετα οριστεί η θέση του μεσημβρινού του αστεροσκοπείου του Γκρίνουιτς στην Αγγλία. ‘Ετσι το Μήκος ενός τόπου μπορεί να λάβει τιμές από μηδέν έως 180 μοίρες Ανατολικό ή Δυτικό ανάλογα με τη θέση του παρατηρητή.

Το γεωγραφικό πλάτος του παρατηρητή μετράται με τον εξάντα ακριβώς το μεσημέρι, κατά τη μεσημβρινή διάβαση του ήλιου, δηλαδή όταν ο ήλιος βρίσκεται στο πιο ψηλό σημείο της τροχιάς του στον ουρανό. Η γωνία (ύψος) του ήλιου από τον ορίζοντα κατά τη μεσημβρινή του διάβαση, διορθωμένη με πίνακες ανάλογα με τη μέρα του έτους, ορίζει το ακριβές γεωγραφικό πλάτος του παρατηρητή.

Για τη μέτρηση του γεωγραφικού μήκους τα πράγματα δεν είναι τόσο εύκολα. Παρότι για λόγους ευκολίας μετράμε το χρόνο χωρίζοντας τη Γη σε ώρες ζώνης, στην πραγματικότητα ο ήλιος μεσουρανεί σε κάθε τόπο σε διαφορετικό χρόνο, ανάλογα με το μεσημβρινό που διέρχεται από τον τόπο αυτό. Το χρονόμετρο χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους συγκρίνοντας το μέσο χρόνο Γκρίνουιτς (GMT) και το χρόνο στην τρέχουσα τοποθεσία που βρίσκεται ο παρατηρητής κατά την παρατήρηση των ουράνιων σωμάτων. Όταν αναπτύχθηκε για πρώτη φορά τον 18ο αιώνα, ήταν ένα σημαντικό τεχνικό επίτευγμα, καθώς η ακριβής γνώση του χρόνου σε ένα μακρύ θαλάσσιο ταξίδι ήταν ζωτικής σημασίας για την ακριβή ναυτιλία χωρίς ηλεκτρονικά ή επικοινωνιακά βοηθήματα. Το πρώτο αληθινό χρονόμετρο, που μπορούσε να διατηρήσει την ακρίβεια σε διάστημα πολλών ημερών πάνω σε πλοίο που κουνιέται με τον κυματισμό, ήταν το έργο ζωής ενός ανθρώπου, του Τζον Χάρισον (John Harrison), που διήρκεσε 31 χρόνια επίμονων πειραματισμών και δοκιμών, που έφεραν επανάσταση στη ναυτική (και αργότερα εναέρια) πλοήγηση.