En horlogerie, le guillocheur commence par imaginer le décor géométrique qu’il va composer sur le cadran ou le boîtier de montre à orner. Les motifs traditionnels portent des noms comme « clous de Paris », « rayon de soleil » ou encore « grains d’orge ». Lorsque le dessin rayonne à partir du centre, on parle alors de « flinqué ». Quels que soient les motifs choisis, le guillocheur cherche à rendre l’ensemble le plus harmonieux possible.
Le guillocheur se sert de deux machines pour réaliser ses décors. La première lui permet de tracer des décors linéaires et rectilignes. La deuxième, aussi appelée tour à guillocher, sert pour les décors circulaires et les courbes. Chacune de ces machines est composée d’une manivelle et d’un burin. Ce dernier n’est pas tenu par la main de l’artisan. Il est placé sur une pièce à commande manuelle, ce qui lui permet de reproduire un motif de manière rigoureuse. Afin de contrôler avec précision la position de son burin, le guillocheur suit son ouvrage avec une binoculaire.
Le guillocheur tourne d’une main la manivelle de sa machine, qui entraîne la pièce à décorer. Et de l'autre, il pousse le chariot portant le burin pour graver des traits fins et réguliers en taille-douce dans le métal. Une ligne de gravure peut nécessiter jusqu’à huit passages et aura une profondeur maximale de 3 à 4 centièmes de millimètre. Les matériaux les plus couramment utilisés pour les cadrans de montres ainsi ornementés sont l’or blanc, l’or jaune, le cuivre et le laiton. Les lignes et les autres ondulations répétées s’entrelacent et se croisent, créant ainsi une ornementation unique.
Le geste du guillocheur doit être extrêmement juste et précis. En effet, toute matière enlevée du cadran l’est définitivement. Aussi doit-il exercer une pression constante pour que chaque ligne tracée le soit avec régularité et à la même profondeur dans le métal : toute sa concentration est donc requise dans ce geste.
En jouant sur la forme, l’espacement et l’entrecroisement des motifs, le guillocheur laisse libre cours à son imagination et crée une variété infinie de décors. Cette capacité créatrice, si elle demeure très empirique, s’affine avec le temps et la maîtrise du savoir-faire.
Le guillocheur passe la majeure partie de son temps les yeux rivés sur sa binoculaire à manier sa machine à guillocher. La plupart des guillocheurs œuvrent au sein de manufactures horlogères ayant les moyens d’entretenir ou d’acquérir une machine à guillocher (comme elles ne sont plus produites, leur prix est particulièrement élevé). Quelques rares artisans horlogers possèdent ce savoir-faire, mais n’en font pas leur activité principale.
Certains guillocheurs explorent de nouvelles formes, comme des formes plus aléatoires et moins régulières. Se développe ainsi un « guilloché figuratif » qui permet, à la place de tracer des lignes, d’apposer des points micrométriques, étendant encore plus les possibilités esthétiques du guillochage.
Le guillochage réalisé à la main est un savoir-faire extrêmement rare qui tend à être supplanté par la commande numérique - même si le résultat n’est pas tout à fait identique. On compte moins de 15 guillocheurs en Europe : il s’agit d’un savoir-faire de niche dans l’horlogerie de luxe, et donc à destination d ‘une clientèle extrêmement fortunée. Il n’existe pas de formation au guillochage en tant que telle. Les quelques professionnels du métier sont souvent passés par l’horlogerie avant de se spécialiser, guidés par un ancien qui maîtrisait cette technique rare.