Hoewel klokkentorens tegenwoordig vooral worden bewonderd om hun esthetiek, dienden zij ooit een belangrijk doel. Vóór het midden van de twintigste eeuw hadden de meeste mensen geen horloge, en vóór de achttiende eeuw waren zelfs klokken voor thuis zeldzaam. De eerste klokken hadden geen wijzerplaten, maar waren uitsluitend slagklokken, die klokken luidden om de omringende gemeenschap tot werken of gebed op te roepen. Ze werden daarom in torens geplaatst, zodat de klokken over grote afstand hoorbaar waren. Klokkentorens werden in de buurt van het centrum van steden geplaatst en waren daar vaak de hoogste bouwwerken. Toen klokkentorens steeds meer in gebruik raakten, realiseerden de ontwerpers zich dat een wijzerplaat aan de buitenkant van de toren de stedelingen in staat zou stellen de tijd af te lezen wanneer zij dat wilden.
Het gebruik van klokkentorens gaat terug tot de oudheid. De vroegste klokkentoren was de Toren van de Winden in Athene, die acht zonnewijzers bevatte. Binnenin de toren bevond zich ook een waterklok (of clepsydra), aangedreven door water dat van de Akropolis naar beneden stroomde. In Song China werd een astronomische kloktoren ontworpen door Su Song en gebouwd in Kaifeng in 1088, met een vloeibaar ontsnappingsmechanisme. In Engeland werd in 1288 een klok geplaatst in een klokkentoren, de middeleeuwse voorloper van de Big Ben, in Westminster, en in 1292 werd een klok geplaatst in de kathedraal van Canterbury. De oudste bewaard gebleven torenklok die vroeger deel uitmaakte van een klokkentoren in Europa is de klok van de kathedraal van Salisbury, voltooid in 1306; en een andere klok die in 1326 in St. Albans werd geplaatst, “toonde verschillende astronomische verschijnselen”.
Al-Jazari bouwde een uitgebreide klok en beschreef deze in 1206 in zijn Boek van de Kennis van Ingenieuze Mechanische Apparaten. De klok was ongeveer 3,3 meter hoog en had naast de tijdsaanduiding meerdere functies. Het omvatte een weergave van de dierenriem en de zonne- en maanpaden, en een wijzer in de vorm van de maansikkel die over de bovenkant van een poort liep, voortbewogen door een verborgen karretje en ervoor zorgde dat elk uur automatische deuren opengingen, waarin telkens een etalagepop te zien was. De lengte van de dag en de nacht konden dagelijks opnieuw worden geprogrammeerd om rekening te houden met de wisselende dag- en nachtlengtes in de loop van het jaar, en de klok bevatte ook vijf robotmuzikanten die automatisch muziek speelden wanneer ze werden bewogen door hefbomen die werden bediend door een verborgen nokkenas die aan een waterrad was bevestigd. Andere onderdelen van de kasteelklok waren een hoofdreservoir met een vlotter, een vlotterkamer en een debietregelaar, een plaat en een kleptrog, twee katrollen, een halvemaanvormige schijf met de dierenriem en twee valkautomaten die ballen in vazen lieten vallen. Al-Jazari’s kasteelklok wordt beschouwd als de vroegste programmeerbare analoge computer.
Line (mains) synchrone torenklokken werden geïntroduceerd in de Verenigde Staten in de jaren 1920.