Chociaż wieże zegarowe są dziś podziwiane głównie ze względu na ich estetykę, kiedyś służyły ważnemu celowi. Przed połową XX wieku większość ludzi nie posiadała zegarków, a przed XVIII wiekiem nawet zegary domowe były rzadkością. Pierwsze zegary nie miały tarcz, lecz były wyłącznie zegarami uderzeniowymi, które biły w dzwony, wzywając okoliczną społeczność do pracy lub na modlitwę. Dlatego umieszczano je w wieżach, aby dzwony były słyszalne na dużą odległość. Wieże zegarowe umieszczano w pobliżu centrów miast i często były to najwyższe budowle w tych miastach. W miarę jak wieże zegarowe stawały się coraz bardziej powszechne, projektanci zdawali sobie sprawę, że tarcza zegarowa na zewnątrz wieży pozwoli mieszczanom odczytywać czas, kiedy tylko zechcą.
Używanie wież zegarowych sięga starożytności. Najwcześniejszą wieżą zegarową była Wieża Wiatrów w Atenach, w której znajdowało się osiem zegarów słonecznych. W jej wnętrzu znajdował się również zegar wodny (lub klepsydra), napędzany wodą spływającą z Akropolu. W Chinach Song wieża zegara astronomicznego zaprojektowana przez Su Song i wzniesiona w Kaifeng w 1088 r. posiadała mechanizm z płynnym mechanizmem wychwytowym. W Anglii w 1288 r. w Westminsterze umieszczono zegar w wieży zegarowej, średniowiecznego prekursora Big Bena, a w 1292 r. zegar w katedrze w Canterbury. Najstarszym zachowanym zegarem wieżyczkowym, będącym niegdyś częścią wieży zegarowej w Europie, jest zegar w katedrze w Salisbury, ukończony w 1306 r., a inny zegar umieszczony w St. Albans w 1326 r. „pokazywał różne zjawiska astronomiczne”.
Al-Jazari skonstruował misterny zegar i opisał go w swojej Księdze wiedzy o pomysłowych urządzeniach mechanicznych w 1206 r. Miał on około 3,3 metra (3,5 metra). Był wysoki na około 3,3 metra (11 stóp) i miał wiele funkcji oprócz odmierzania czasu. Zawierał wyświetlacz zodiaku oraz ścieżek słonecznych i księżycowych, a także wskaźnik w kształcie półksiężyca, który przemieszczał się po szczycie bramy, poruszany przez ukryty wózek i powodujący otwieranie automatycznych drzwi, z których każde odsłaniało manekina, co godzinę. Możliwe było codzienne przeprogramowanie długości dnia i nocy, aby uwzględnić zmieniające się w ciągu roku długości dnia i nocy, a także zawierał on pięciu zrobotyzowanych muzyków, którzy automatycznie grali muzykę, gdy poruszali się za pomocą dźwigni obsługiwanych przez ukryty wałek rozrządu przymocowany do koła wodnego. Inne elementy zegara zamkowego obejmowały główny zbiornik z pływakiem, komorę pływakową i regulator przepływu, płytę i rynnę zaworową, dwa koła pasowe, tarczę z półksiężycem przedstawiającą zodiak oraz dwa automaty-sokoły wrzucające kule do wazonów. Zegar zamkowy Al-Dżazariego jest uważany za najwcześniejszy programowalny komputer analogowy.
Liniowe (sieciowe) synchroniczne zegary wieżowe zostały wprowadzone w Stanach Zjednoczonych w latach dwudziestych XX wieku.
.