Obwohl Uhrentürme heute vor allem wegen ihrer Ästhetik bewundert werden, erfüllten sie einst einen wichtigen Zweck. Vor der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts besaßen die meisten Menschen keine Uhren, und vor dem 18. Jahrhundert waren sogar Hausuhren selten. Die ersten Uhren hatten keine Zifferblätter, sondern waren reine Schlaguhren, die mit Glockenschlägen die umliegende Bevölkerung zur Arbeit oder zum Gebet riefen. Sie wurden daher in Türmen aufgestellt, damit die Glocken weithin hörbar waren. Uhrentürme wurden in der Nähe der Stadtzentren errichtet und waren dort oft die höchsten Gebäude. Als Uhrentürme immer häufiger gebaut wurden, erkannten die Konstrukteure, dass ein Zifferblatt an der Außenseite des Turms es den Bürgern ermöglichen würde, die Zeit abzulesen, wann immer sie wollten.
Die Verwendung von Uhrentürmen reicht bis in die Antike zurück. Der älteste Uhrenturm war der Turm der Winde in Athen, der mit acht Sonnenuhren ausgestattet war. In seinem Inneren befand sich auch eine Wasseruhr (oder Klepsydra), die von Wasser angetrieben wurde, das von der Akropolis herunterkam. In Song-China wurde 1088 in Kaifeng ein von Su Song entworfener astronomischer Uhrenturm mit einer Flüssigkeitshemmung erbaut. In England wurde 1288 eine Uhr in einem Uhrenturm in Westminster, dem mittelalterlichen Vorläufer von Big Ben, aufgestellt, und 1292 wurde eine Uhr in der Kathedrale von Canterbury errichtet. Die älteste erhaltene Turmuhr in Europa, die früher Teil eines Uhrenturms war, ist die Uhr der Kathedrale von Salisbury, die 1306 fertiggestellt wurde. Eine weitere Uhr, die 1326 in St. Albans aufgestellt wurde, zeigte „verschiedene astronomische Phänomene“.
Al-Jazari konstruierte eine ausgeklügelte Uhr und beschrieb sie 1206 in seinem Buch über das Wissen über geniale mechanische Geräte. Sie war etwa 3,3 Meter (11 Fuß) hoch und hatte neben der Zeitmessung mehrere Funktionen. Sie enthielt eine Anzeige des Tierkreises und der Sonnen- und Mondbahnen sowie einen Zeiger in Form einer Mondsichel, der sich über ein Tor bewegte, das von einem versteckten Wagen bewegt wurde und zu jeder Stunde automatische Türen öffnete, die jeweils eine Schaufensterpuppe enthielten. Es war möglich, die Tages- und Nachtlänge täglich neu zu programmieren, um den wechselnden Tages- und Nachtlängen im Laufe des Jahres Rechnung zu tragen, und sie verfügte auch über fünf Robotermusiker, die automatisch Musik spielten, wenn sie von Hebeln bewegt wurden, die von einer versteckten, an einem Wasserrad angebrachten Nockenwelle betätigt wurden. Zu den weiteren Bestandteilen der Schlossuhr gehörten ein Hauptreservoir mit Schwimmer, eine Schwimmerkammer und ein Durchflussregler, eine Platte und ein Ventiltrog, zwei Flaschenzüge, eine Mondsichel mit dem Tierkreiszeichen und zwei Falkenautomaten, die Kugeln in Vasen fallen ließen. Die Schlossuhr von Al-Jazari gilt als der früheste programmierbare Analogcomputer.
In den 1920er Jahren wurden in den Vereinigten Staaten netzsynchrone Turmuhren eingeführt.