Para iniciar o século XXI a TAG Heuer iria desenvolver abordagens totalmente novas na construção de relógios e seus movimentos.
Essas inovações iriam fornecer uma precisão que quebraria recordes, em relógios estilizados para refletir sua tecnologia de ponta.
O Monaco V4 Concept Watch apresentou uma abordagem totalmente nova para alimentar um relógio mecânico, com uma construção que evoca um motor de corrida. Este relógio radical usava uma barra sobre trilhos para produzir energia, pequenas correias para transferir essa energia e quatro barris que imitam o layout de um bloco de motor. Caixas para o Monaco V4 incluíam platina, titânio, carbon matrix composite e ouro rosa, e a TAG Heuer marcou o aniversário de 10 anos do modelo com uma opção com turbilhão.
Em 2004 a TAG Heuer apresentou a linha Aquaracer de relógios, com raízes que remontam aos primeiros relógios de mergulho da Heuer no início dos anos 1980. Os Aquaracers de primeira geração ofereciam uma classificação de profundidade de 300 metros, enquanto a geração seguinte (introduzida em 2009) aumentou a profundidade para 500 metros. Os Aquacers usam uma grande variedade de materiais, cores e movimentos, todos criados para dar ao mergulhador um relógio confiável e altamente legível.
Em 2010 a TAG Heuer lançou seu primeiro movimento de cronógrafo fabricado internamente, o Calibre 1887. O Calibre 1887 é um movimento integrado, apresentando uma roda de coluna e o mesmo estilo de pinhão oscilante que a Heuer patenteou em 1887. O movimento Calibre 1887 alimentava uma nova geração de cronógrafos TAG Heuer Carrera e serviria como base para o movimento fabricado internamente, o Heuer 01.
In the mid-2000s, TAG Heuer created a workshop that would develop and incorporate cutting edge technologies to produce a very limited number of innovative watches, all being handmade. The Mikrograph (2011) used an integrated movement to offer 1/100 second accuracy, with the central chronograph hand making a full revolution every second. The Mikrotimer Flying 1000 extended TAG Heuer’s ultra-high frequency line-up to 1/1,000 second accuracy, with the central chronograph second hand completing 10 rotations per second. The name was derived from the Heuer Microtimer, from 1966, an electronic timer that was the world’s first timer with 1/1,000 accuracy. The last of this series was the Mikrogirder, shown in 2012, which offered 5/10’000 second precision. The TAG Heuer Carrera “Pendulum” watch, introduced in 2010, used magnets to control the movement, rather than the traditional hairspring. TAG Heuer extended the Pendulum technology when it introduced the Mikropendulum Tourbillon, which offered 1/100 second accuracy and a tourbillon, while the MikropendulumS incorporated two magnetic Pendulums and a double tourbillon.