Trong khi một số loại đồng hồ cát cổ thực sự sử dụng cát làm hỗn hợp hạt để đo thời gian, một số loại khác không sử dụng một chút cát nào. Vật liệu chính để sử dụng trong hầu hết đồng hồ cát là một hỗn hợp "bột đá cẩm thạch, oxít thiếc/chì, và vỏ trứng nghiền nát đốt cháy".[6] Theo thời gian, các kết cấu chất liệu hạt khác nhau đã được sử dụng để kiểm tra xem loại nào tạo ra dòng chảy liên tục nhất trong đồng hồ cát. Sau đó người ta tìm ra rằng để đạt được dòng chảy hoàn hảo nhất cần có tỉ lệ hạt và chiều rộng cổ đồng hồ cát là 1/12 hoặc lớn hơn nhưng không lớn hơn 1/2 chiều rộng cổ đồng hồ cát.[13]