Cuando el átomo de cesio-133 se encuentra en el estado fundamental no perturbado al nivel del mar, la frecuencia de radiación ΔνCs correspondiente a la transición entre los dos niveles de energía hiperfina se expresa en Hz (igual a s-1) como un valor fijo de 9192631770. veces para definir segundos.
Los átomos de cesio mencionados en esta definición deben estar estacionarios en el cero absoluto, y el entorno en el que se encuentran es un campo magnético nulo y al nivel del mar. El segundo definido en este caso es equivalente al segundo definido en el tiempo del almanaque astronómico.