C'est une échelle de temps qui n'est pas définie astronomiquement, atomiquement. Le phénomène physique qui définit le TAI n'est plus la rotation d'un corps céleste, maisla vibration de l'atome de Césium 133. C'est l'échelle de temps la plus régulière et la plus stable actuellement réalisable. Depuis 1971, la XIVème Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) a définit le TAI comme étant la coordonnées temporelle de référence, et en accord avec la définition de la Seconde, unité de temps du Système International (SI). Dans la pratique, la stabilité à long terme du TAI et l'incertitude de son intervalle unitaire sont estimées actuellement à quelques 10 -14 s.

Il existe également dans certains pays des échelles de temps nationales, calculées à partir des lectures des horloges atomiques du pays. Elles portent l'apppellation TA(k) où k désigne le pays. En france, le temps atomique Français est donc le TAF.