Embora as torres do relógio sejam hoje admiradas principalmente pela sua estética, elas já serviram um propósito importante. Antes de meados do século XX, a maioria das pessoas não tinha relógios, e antes do século XVIII até os relógios caseiros eram raros. Os primeiros relógios não tinham rostos, mas eram apenas relógios marcantes, que soavam sinos para chamar a comunidade circundante ao trabalho ou à oração. Por isso eram colocados em torres para que os sinos fossem audíveis a uma longa distância. As torres-relógio eram colocadas perto dos centros das cidades e eram muitas vezes as estruturas mais altas. À medida que as torres do relógio se tornaram mais comuns, os designers perceberam que um mostrador no exterior da torre permitiria aos habitantes da cidade ler as horas quando quisessem.
O uso das torres do relógio remonta à antiguidade. A primeira torre do relógio foi a Torre dos Ventos em Atenas, que apresentava oito solares. No seu interior, havia também um relógio de água (ou clepsydra), impulsionado pela água que descia da Acrópole. Em Song China, uma torre de relógio astronômica foi projetada por Su Song e erguida em Kaifeng em 1088, apresentando um mecanismo de escape de líquidos. Na Inglaterra, um relógio foi colocado numa torre de relógio, o precursor medieval do Big Ben, em Westminster, em 1288; e em 1292 um relógio foi colocado na Catedral de Canterbury. O relógio mais antigo da torre sobrevivente, que antes fazia parte de uma torre de relógio na Europa, é o relógio da Catedral de Salisbury, concluído em 1306; e outro relógio colocado em St. Albans, em 1326, ‘mostrou vários fenómenos astronómicos’.
Al-Jazari construiu um relógio elaborado e descreveu-o no seu Livro de Conhecimento de Dispositivos Mecânicos Ingeniosos em 1206. Tinha cerca de 3,3 metros de altura, e tinha múltiplas funções ao lado da cronometragem. Incluía uma exposição do zodíaco e dos caminhos solar e lunar, e um ponteiro em forma de lua crescente que percorria o topo de um portal, movido por um carrinho escondido e fazendo abrir portas automáticas, cada uma revelando um manequim, a cada hora. Foi possível reprogramar a duração do dia e da noite diariamente, de modo a contabilizar as mudanças de duração do dia e da noite ao longo do ano, e também contou com cinco músicos robóticos que automaticamente tocam música quando movidos por alavancas operadas por uma árvore de cames oculta ligada a uma roda de água. Outros componentes do relógio do castelo incluíam um reservatório principal com um flutuador, uma câmara de flutuação e um regulador de fluxo, um prato e um canal de válvulas, duas roldanas, disco em lua crescente exibindo o zodíaco e dois autómatos falcões que deixavam cair bolas em vasos. O relógio do castelo de Al-Jazari é considerado o mais antigo computador analógico programável.
Relógios de torre síncronos de linha (rede) foram introduzidos nos Estados Unidos na década de 1920.