El nucli d'un rellotge de quars és un cristall de quars. El principi de funcionament d'un cristall de quars consisteix a utilitzar l'efecte piezoelèctric invers per generar un camp elèctric que fa que el cristall vibri, donant lloc a una reacció mecànica. Com que la força del camp elèctric generat per un cristall de quars és molt petita, només es necessita un camp elèctric extern feble perquè es deformi. Aquesta característica fa que el rendiment mecànic d'un rellotge de quars sigui més estable.
Els cristalls de quars també tenen una propietat especialment notable: quan s'apliquen corrents positius i negatius simultàniament a ambdós costats, el costat amb el corrent negatiu es doblegarà en forma d'U-. Si s'apliquen corrents positius i negatius alternativament als dos costats del cristall de quars a intervals regulars, el cristall oscil·larà i el rellotge es cronometrarà en funció d'aquesta freqüència d'oscil·lació.
