19世纪交通和通信的发展，带来了对统一时间测量系统的强烈需求。
在时钟发明之前，人们通常使用太阳在正午的角度，来测量时间。目前已知的最早的测时工具是日晷和滴漏。17世纪，摆钟被发明出来，这些钟已经精准到可以胜任于，在航海行程中确定经度位置，以及后续18世纪中的科学时间测量工作。
精密计时器，改变了这场游戏
1764年，英国的钟表学家 John Harrison 发现钟表可以被用来精确定位船在海洋中的位置。巧的是，1765年乔治三世国王设立了一个经度奖项，来征集准确获取航海中经度位置的方法。没错，精密计时器 (chronometer) 最终获得了这个奖项。 精密计时器由于不受船体晃动以及温度变化等外在因素的影响，逐渐在19世纪商船中流行开来。
不过，虽然测量经度的应用已经发展起来，很多城市地区依然根据当地的日出日落来设定时钟的时间。大家能感知到一年中，黎明和黄昏的时间会有差异。但在19世纪前人们并不太能感知到相距较远的两个地区的时间差异，这主要是因为当时的交通速度比较慢，长途远行所用的时间较长，以及缺少快速的长距离通信的方法。不过，自从火车和电报出现以后，各地使用各自的当地太阳时间就带来了时间不统一的问题。于是，时区作为各方妥协，应运而生，解决了各地地理差异而带来的时差问题，同时也让各地区的当地时间尽量贴合本地的太阳时间。
19世纪的挑战
在19世纪晚期，美国铁路系统中，使用了许多不同的时区。而每个火车站都使用各自不同的时区，导致乘客很难把各火车的时间表放在一起安排出行时间。时间计算变成了乘坐火车出行的一个大问题。美国的每个城市都使用不同的时间标准，导致一共存在300个当地太阳时间可以选择。铁路公司向把时区精简到100个，以此解决这个混乱的问题。不过这个解决方法并不彻底。
铁路线路的经营方，需要一套新的时间管理方案，来统一火车出发到达的时间表。1883年11月18日，一共4套方案被提交上来。其中在1884年，英国提出了一套已经被国际上认可的全球时间方案，并且这套标准时间系统已经被应用在了英格兰、苏格兰和威尔士。
唯一的本初子午线
在19世纪后期之前，各国都使用不同的子午线来作为经度参考，而其中最有名的就属格林威治子午线了。它的名气主要来自格林威治天文台一直以来提供的准确可靠的导航数据。此外，航海业也更希望之使用一条本初子午线，这就使得很多人在1884年国际子午线会议之前，就已经将格林威治子午线作为本初子午线来使用了。
Sandford Fleming 爵士，在发展全球统一的时间系统上，起到了关键的作用。他在时间使用上提倡两点：其一，各地应该使用一个地方平时 (mean time) ，放弃太阳时；其二，各地的时差是小时级别的，具体的值依据所处时区。他还协助召开了1884年的国际子午线会议，也就是在这次会议中，这个国际标准时间系统被最终采纳。
国际子午线会议
1884年10月在美国华盛顿召开的国际子午线会议，采纳了一份提案。这份提案明确了，选取以穿过英国格林威治天文台子午仪中心的那条子午线，作为确定全球经度和时间的本初子午线。最终，该会议将格林威治子午线设定为本初子午线，并将格林威治平时 (GMT, Greenwich Mean Time) 作为世界时间标准。由此也确定了全球24小时自然时区的划分，所有时区都以和 GMT 之间的偏移量做为参考。
最终格林威治能作为本初子午线脱颖而出的主要原因是：
- 当时，整个英国的航海业以及船只数量比全世界其他地区加起来的都还要多，而他们都是从1767年就已经开始使用格林威治子午线了。
- 当时，格林威治天文台提供的导航数据是最高质量的。
二十世纪中的时区
有趣的是，在1884年的国际子午线会议成果之后，有好些年，法国的地图上依然以巴黎为经度0度。世界上其他地区都开始以 GMT 偏移量来设定自己的时间，只有法国一直继续使用巴黎作为本初子午线，直到1911年。自那以后，法国人还是将法定时间设置为巴黎平时减去9分21秒，事实上这么算出来就是 GMT (这是多么要面子啊)。法国直到1978年8月，才开始正式使用世界标准时间 UTC 作为参照，将时间设定在它的标准时区 UTC+1。
在美国法律中，时区意义上的标准时间也是直到1918年3月19日，才“标准之间法案” (Standard Time Act) 中进行立法，该法案还建立了美国的夏令时制度。不过夏令时在1919年就被废除了，不过时区标准时间在法律中保留了下来，并规定由州际贸易委员会 (ICC, Interstate Commerce Commission) 来负责设定美国内部时区的边界。
许多国家都在二十世纪二十年代晚期逐步接受小时时间制。现在，绝大部分国家和地区用的也都是标准时区，但仍有一些地区用的是30分钟或45分钟偏移量。此外，也有不少类似我国 (中国) 的国家，虽然领土在经度上超过了15度，但整个国家却只使用一个时区的。
