NTP意图将所有参与计算机的协调世界时（UTC）时间同步到几毫秒误差内。它使用Marzullo算法的修改版来选择的时间服务器，其设计旨在减轻可变网络延迟造成的影响。NTP通常可以在公共互联网保持几十秒的误差，并且在理想的局域网环境中可以实现超过1毫秒的精度。不对成路由可拥塞控制可能导致100毫秒（或更高）的错误。

任何晶振实际工作频率都是不稳定的，只是程度不同而已。即使温度补偿的晶振，在常温范围内(摄氏10℃～35℃)也有大约5×10-7～2×10-6的误差。晶振实际频率是受外界多种因素(温度、电压、老化等)影响而改变的。因此，时钟频率偏差系数k并非恒定不变的。每隔一定时间，NTP客户机要对时钟频率偏差系数k进行校正，才能保证计时精度。

假定局域网内NTP延时小于1ms，理论上授时误差小于0.5ms，但对于Windows操作系统内置的NTP客户和NTP服务，并不能达到此精度。Windows NTP时钟分辨率因操作系统和硬件不同而有所不同，时钟分辨率通常为10ms或15ms。基于Windows操作系统内置的NTP授时精度不超过10ms。

NTP授时精度与NTP服务器与用户间的网络状况有关：广域网授时精度通常能达50ms级，但有时超过500ms；局域网授时不存在路由器路径延迟问题，因而授时精度理论上可以提到亚毫秒级；但是Windows内置NTP服务，在局域网内其授时精度也只能达10ms级。