تعرض الساعة ذات نظام 24 ساعة اليوم كاملًا على قرص واحد، فتكون لكل ساعة قيمة مستقلة من 1 إلى 24 بدل تكرار الأرقام من 1 إلى 12 مرتين. وتُسمّى بعض التصاميم أيضًا ساعات عسكرية أو فلكية.

الميزة الأوضح هي قراءة الوقت من دون الحاجة إلى التمييز بين AM وPM. ولهذا يفيد النظام في مجالات مثل الطيران والعمل العسكري والفلك، كما يفضله من اعتاد كتابة الوقت بصيغة 24 ساعة.

تحتوي معظم الموديلات على عقرب للدقائق وقد تحتوي على عقرب للثواني، بينما تختلف النوافذ الإضافية مثل التاريخ والكرونوغراف باختلاف الموديل. وقد يدور عقرب الساعات دورة كاملة واحدة في اليوم بدل دورتين.

هذا النوع أقل شيوعًا من قرص 12 ساعة، لكنه يمنح قراءة مباشرة وواضحة. قبل الشراء، تحقّق مما إذا كان القرص الرئيسي يعمل فعلًا بنظام 24 ساعة أم أن الساعة تعرض توقيتًا ثانيًا فقط على قرص فرعي.