Jedro kvarčne ure je kremenčev kristal. Načelo delovanja kvarčnega kristala vključuje uporabo inverznega piezoelektričnega učinka za ustvarjanje električnega polja, ki povzroči vibriranje kristala, kar ima za posledico mehansko reakcijo. Ker je električna poljska jakost, ki jo ustvarja kremenčev kristal, zelo majhna, je potrebno le šibko zunanje električno polje, da povzroči njegovo deformacijo. Zaradi te lastnosti je mehansko delovanje kvarčne ure stabilnejše.
Kvarčni kristali imajo tudi posebno izjemno lastnost: ko na obeh straneh hkrati delujeta pozitivni in negativni tok, se bo stran z negativnim tokom upognila v obliko U-. Če na obeh straneh kremenčevega kristala v rednih intervalih izmenično tečeta pozitivni in negativni tok, bo kristal nihal, ura pa bo nastavljena na podlagi te frekvence nihanja.
