Bien que les tours d’horloge soient aujourd’hui surtout admirées pour leur esthétique, elles avaient autrefois une fonction importante. Avant le milieu du vingtième siècle, la plupart des gens n’avaient pas de montres, et avant le 18e siècle, même les horloges domestiques étaient rares. Les premières horloges n’avaient pas de cadran, mais étaient uniquement des horloges à sonnerie, qui sonnaient les cloches pour appeler la communauté environnante au travail ou à la prière. Elles étaient donc placées dans des tours afin que les cloches soient audibles sur une longue distance. Les tours d’horloge étaient placées près du centre des villes et étaient souvent les structures les plus hautes. Lorsque les tours d’horloge sont devenues plus courantes, les concepteurs ont réalisé qu’un cadran à l’extérieur de la tour permettrait aux citadins de lire l’heure quand ils le souhaitaient.
L’utilisation des tours d’horloge remonte à l’Antiquité. La plus ancienne tour d’horloge était la tour des Vents à Athènes qui comportait huit cadrans solaires. A l’intérieur, il y avait également une horloge à eau (ou clepsydre), actionnée par l’eau descendant de l’Acropole. Dans la Chine des Song, une tour d’horloge astronomique a été conçue par Su Song et érigée à Kaifeng en 1088, avec un mécanisme à échappement liquide. En Angleterre, une horloge a été installée dans une tour d’horloge, le précurseur médiéval de Big Ben, à Westminster, en 1288 ; et en 1292, une horloge a été installée dans la cathédrale de Canterbury. La plus ancienne horloge à tourelle faisant anciennement partie d’une tour d’horloge en Europe est celle de la cathédrale de Salisbury, achevée en 1306 ; et une autre horloge installée à St. Albans, en 1326, » montrait divers phénomènes astronomiques « .
Al-Jazari a construit une horloge élaborée et l’a décrite dans son Livre de la connaissance des dispositifs mécaniques ingénieux en 1206. Elle mesurait environ 3,3 mètres (11 pieds) de haut et avait plusieurs fonctions en plus de celle de chronométrage. Elle comportait un affichage du zodiaque et des trajectoires solaire et lunaire, ainsi qu’une aiguille en forme de croissant de lune qui se déplaçait au sommet d’un portail, déplacée par un chariot caché et provoquant l’ouverture de portes automatiques, chacune révélant un mannequin, toutes les heures. Il était possible de reprogrammer quotidiennement la durée du jour et de la nuit afin de tenir compte des changements de durée du jour et de la nuit tout au long de l’année, et elle comportait également cinq robots musiciens qui jouaient automatiquement de la musique lorsqu’ils étaient déplacés par des leviers actionnés par un arbre à cames caché fixé à une roue à eau. Les autres composants de l’horloge du château comprenaient un réservoir principal avec un flotteur, une chambre à flotteur et un régulateur de débit, une plaque et une cuvette de valve, deux poulies, un disque en forme de croissant représentant le zodiaque et deux automates faucons faisant tomber des boules dans des vases. L’horloge de château d’Al-Jazari est considérée comme le premier ordinateur analogique programmable.
Les horloges de tour synchrones à ligne (secteur) ont été introduites aux États-Unis dans les années 1920.