Um relógio de 24 horas representa o dia completo num único mostrador. As horas são numeradas de 1 a 24, em vez de repetir duas vezes os números de 1 a 12. Alguns modelos também são chamados relógios militares ou astronómicos.

A principal vantagem é permitir uma leitura inequívoca, sem distinguir entre AM e PM. O formato é útil em áreas como as forças armadas, a aviação e a astronomia, bem como para quem utiliza habitualmente o sistema de 24 horas.

A maioria dos modelos tem ponteiro dos minutos e, muitas vezes, dos segundos; a data, o cronógrafo e outras funções variam. Num verdadeiro relógio de 24 horas, o ponteiro das horas pode demorar um dia inteiro a completar uma volta.

Este tipo é menos comum do que um mostrador convencional de 12 horas, mas oferece uma leitura clara. Antes de comprar, confirme se o mostrador principal funciona realmente em 24 horas ou se apenas um pequeno submostrador apresenta um segundo fuso horário.