Zegar dziadkowy ma tarczę, wahadło i odważniki zamknięte w cienkiej, wysokiej, wolnostojącej drewnianej obudowie. Znany był również pod nazwami: zegar z długą skrzynią, zegar z wysoką skrzynią i zegar podłogowy. William Clement, angielski zegarmistrz, opracował tę formę w 1670 roku. Uważa się, że nazwa tego typu zegara pochodzi od piosenki z 1875 roku, My Grandfather’s Clock, autorstwa Henry’ego Claya Worka.
Typowy zegar dziadka ma około 6 stóp (1.8 m) do 8 stóp (2.4 m) wysokości. Drewniana część zegara, która otacza tarczę, nazywana jest maską lub kapturem. Często na masce zegara znajdują się wyszukane rzeźbienia, takie jak wrzeciona. Rodzaje drewna używane do tych zegarów są różne, ale dąb i mahoń to najpopularniejsze rodzaje drewna używane do produkcji zegarów antycznych.
Zabytkowy zegar dziadkowy ma zwykle malowaną lub mosiężną tarczę, a niektóre mają motyw księżyca lub rakiety. Te zegary biją zegary, ponieważ wybijają godzinę co godzinę lub porcje każdej godziny. Dzwonią dzwonki, aby ogłosić godzinę. Tylko kilka antycznych zegarów zostało wykonanych z grającymi dzwonkami lub stroikami, aby nadać im dźwięk organowy.
Zegar dziadka może mieć tarczę faz księżyca oznaczoną dwoma księżycami namalowanymi na tarczy. Pokrętło faz księżyca działa tak samo jak wskazówki zegara. Wskazówka minutowa wykonuje jeden obrót na godzinę, a wskazówka godzinowa wykonuje jeden obrót co 12 godzin. Pokrętło faz księżyca porusza się o jeden obrót mniej więcej co 56 dni, ponieważ cykl księżyca wynosi 28 dni.
Zabytkowy zegar dziadka ma zwykle mechanizm ośmiodniowy lub trzydziestogodzinny. Większość zegarów ośmiodniowych jest uzbrojona w klucz i ma dwa otwory do nawijania. Ciężarek, który sprawia, że zegar uderza, znajduje się po lewej stronie przedniej części zegara, natomiast ciężarek, który utrzymuje zegar w ruchu i wskazuje czas, znajduje się po prawej stronie przedniej części zegara. Wagi dają również energię do obracania wskazówek zegara.
Mechanizm 30-godzinny w niektórych zegarach dziadków jest nawinięty łańcuchem lub liną, a nie kluczem, jak w przypadku mechanizmu ośmiodniowego. 30-godzinny mechanizm ma tylko taką wagę, która napędza zegar i powoduje, że zegar uderza. Zwykle odmiana 30-dniowa kosztuje mniej niż odmiana 8-dniowa.
Zegary wahadłowe, takie jak zegar dziadka, zostały po raz pierwszy użyte w 1656 roku i były pierwszymi zegarami, które były dokładne. Wahadło pomaga w utrzymaniu dokładnego działania zegarów. Christiaan Huygens, holenderski astronom, zasugerował w XVII wieku, że do stworzenia dokładniejszego zegara można użyć wahadła. Wahadło w zegarze, zwłaszcza bardzo dużym, może huśtać się raz na dwie sekundy, podczas gdy wahadło zegara ściennego może huśtać się co sekundę, a wahadło zegara z kukułką może huśtać się dwa razy na sekundę.