1957（昭和32）年、米国ハミルトン社による「テンプ駆動式電池腕時計」、1960（昭和35）年ブローバ社が開発した音叉時計「アキュトロン」発売によって、世界の時計業界に衝撃がはしり、「腕時計の電子化」の熾烈な開発競争の時代に入っていきます。

セイコーは1958（昭和33）年に放送局用水晶時計を開発し、翌年納入していますが、大型ロッカー並みのサイズで、腕時計サイズにするには体積で30万分の1にする必要がありました。
1959（昭和34）年に社内にプロジェクトを設置して、テンプ駆動式・音叉時計・クオーツ時計など各方式の研究に取り組み、最も開発難易度が高いが、最も精度が高いクオーツ方式を将来の本命技術と定め、その開発に集中していきます。

1960（昭和35）年、セイコーは1964（昭和39）年開催の東京オリンピックで公式計時を担当する意思を固め、オリンピック用の卓上型クオーツ時計の開発に拍車がかかります。卓上型の一号機が完成したのが1962（昭和37）年、以降改良され1964（昭和39）年にクリスタルクロノメーターが発売され、東京オリンピックで親時計として活躍します。1966（昭和41）年に懐中型、1967（昭和42）年に腕時計のプロトタイプが完成。直ちに1960年代での商品化方針が打ち出され、開発に大きな拍車がかかりました。

そして、1969（昭和44）年12月25日に世界初のクオーツ腕時計「セイコークオーツアストロン35SQ」を発売します。価格が45万円と当時の大衆車と同等の価格でした。
当時、各社各様のクオーツの方式が開発されますが、後にセイコー方式に収斂し世界標準方式となった事実は、セイコーの技術の卓越性と先見性が証明されたといえます。
セイコークオーツアストロンの主な技術は、小型・低消費電力で耐衝撃性に優れた「音叉型水晶振動子」、モーターの分散配置と一秒運針による低消費電力で省スペースの「オープン型ステップモータ」、そして超低消費電力の半導体「CMOS‐IC」の3点です。その後、このセイコー方式に改良が加えられるものの、基本的な仕組み構造は変わっていません。

その偉業がIEEE（米国電気電子学会）に認められ、革新企業賞（2002年）とマイルストーン賞（2004年）をダブル受賞しています。また、米国スミソニアン博物館に永久展示され、2014年には日本の機械遺産に認定されました。

セイコーは1972（昭和47）年、小型キャリバー03系を開発し、機械時計では困難であった高精度の婦人用市場を開拓します。1974（昭和49）年、薄型小型キャリバー4130を発売し新しい紳士用ドレス市場を切り拓き、1978（昭和53）年には機械体の厚みが0.9ミリ（ケース総厚2.5ミリ）という極薄型商品を発売します。