В основу современной системы часовых поясов положено всемирное координированное время, от которого зависит время всех поясов. Чтобы не вводить местное солнечное время для каждого значения долготы, поверхность Земли условно поделена на 24 часовых пояса, местное время на границах которых изменяется ровно на 1 час. Географические часовые пояса ограничиваются меридианами, проходящими на 7,5° восточнее и западнее среднего меридиана каждого пояса, причём в зоне гринвичского меридиана действует всемирное время. Однако в реальности, для сохранения единого времени в пределах одной административной территории или группы территорий, границы поясов не совпадают с теоретическими граничными меридианами.
Реальное количество часовых поясов больше 24, так как в ряде стран правило целочисленной разницы в часах от всемирного времени нарушается — местное время кратно получасу или четверти часа. Кроме того, вблизи линии перемены даты в Тихом океане есть территории, использующие время дополнительных поясов: +13 и даже +14 часов.
Местами некоторые часовые пояса пропадают — время этих поясов не используется, что характерно для малонаселённых регионов, находящихся выше широты приблизительно 60°, например: Аляска, Гренландия, северные регионы России. На Северном и Южном полюсах меридианы сходятся в одной точке, поэтому там понятия часовых поясов и местного солнечного времени теряют смысл. Считается, что на полюсах должно использоваться всемирное время, однако например, на станции Амундсен-Скотт (Южный полюс) действует время Новой Зеландии.
До введения системы часовых поясов в каждом населённом пункте использовалось своё местное солнечное время, определяемое географической долготой конкретного населённого пункта или ближайшего крупного города. Система стандартного времени (или, как было принято называть в России, поясного времени) появилась в конце XIX века как попытка покончить с такой неразберихой. Необходимость введения подобного стандарта стала особенно актуальной с развитием сети железных дорог — если графики движения поездов составлялись по местному солнечному времени каждого города, то это могло вызвать не только неудобства и путаницу, но и аварии. Первые проекты стандартизации времени появились и были реализованы в Великобритании.