Die Mondwechseluhr zeigt den Wechsel bzw. das Alter des Mondes an. Diese Art der Uhr ist oftmals mit einer Pendeluhr kombiniert. Mondwechseluhren verfügen über ein äußeres oder auch inneres Anzeigesystem, welches sich vor oder hinter dem Ziffernblatt befindet. Eine Kugel, welche in der Regel bemalt ist in halb gold- oder silberfarben und in halb schwarz, symbolisiert hierbei den Mond. Mithilfe eines Getriebes wird die Kugel bewegt, in dem sie sich um die eigene Achse dreht. Die Kugel bzw. der Mond steht mit dem Stundenrad in Verbindung. Alle 29 Tage, 12 Stunden und 44 Minuten vollführt die Kugel eine komplette Umdrehung um sich selbst; sprich sie zeigt die Dauer von Neumond bis Vollmond an. Bei Vollmond ist die goldene (oder auch silberne) Seite sichtbar. Nach dem Tag des Vollmondes nimmt der Mond stetig ab und die Kugel dreht sich langsam immer mehr in Richtung schwarz bemalte Seite, dem Neumond. Nach dem Neumond nimmt der Mond wieder zu und die Kugel bewegt sich wieder Richtung helle Seite. Bei den beiden Halbmonden sieht man die Kugel jeweils zur Hälfte hell und schwarz, wobei die Darstellung des abnehmenden bzw. zunehmenden Mondes sehr gut zur Geltung kommt.
Mondwechseluhren sind oftmals aufwändig gestaltet, werden jedoch nur noch selten hergestellt.