Budowa Zegar Shortta składa się z dwóch oddzielnych modułów. Pierwszym z nich jest miedziany cylinder, hermetycznie zamknięty od dołu szklaną płytą (umożliwiającą odczyt amplitudy wahań wahadła), od góry szklanym kloszem. Wewnątrz cylindra umieszczone jest inwarowe wahadło będące właściwym wzorcem czasu (tzw. „wahadło Pan”, ang. „master pendulum” lub „free pendulum”). Wahadło to porusza się w sposób całkowicie swobodny, z wyjątkiem krótkich impulsów synchronizujących, następujących w odstępach 30-sekundowych. Aby zminimalizować opory ruchu wahadła we wnętrzu cylindra utrzymywane jest obniżone ciśnienie (rzędu kilkunastu mm Hg). Powietrze jest usuwane z cylindra za pomocą pompy próżniowej, przez zawór znajdujący się w dolnej jego części. W celu zapewnienia jak najbardziej stabilnych warunków pracy (stała temperatura, brak wstrząsów itp.) wzorcowe wahadło umieszczane było z reguły w specjalnie do tego celu przystosowanych pomieszczeniach, często znajdujących się pod ziemią.