El 1967 la XIII Conferència General de Pesos i Mesures (CGPM) el definí com la durada de 9 192 631 770 períodes de la radiació corresponent a la transició entre els dos nivells hiperfins de l’estat fonamental de l’àtom de cesi-133. El seu símbol és s.
A partir de la tradició, tan antiga, de dividir el dia en 24 hores, cadascuna d’elles dividida posteriorment en 60 minuts i cadascun d’aquests en 60 segons, el segon fou definit com 1/86.400 del dia solar mitjà. Davant la dificultat de precisar la definició de dia solar mitjà, el 1956 el Comitè Internacional de Pesos i Mesures (CIPM), a partir de les decisions de la VIII Assemblea General de la Unió Astronòmica Internacional (Roma, 1952), definí el segon com a 1/31556925,9747 de l’any tròpic per al 0 de gener de 1900 a les 12 hores del temps de les efemèrides. Aquesta definició fou ratificada el 1960 per l’XI CGPM. Per tal de millorar la precisió i facilitar l’obtenció d’un patró de temps invariable i reproductible, el 1964 el CIPM proposà l’actual definició atòmica, que fou ratificada el 1967 per la XIII CGPM.