Формирование часовых поясов (часовых зон — time zones) связано со стремлением, с одной стороны, учитывать вращение Земли вокруг своей оси, а с другой стороны, определить территории (временные зоны) с примерно одинаковым местным солнечным временем таким образом, чтобы различия по времени между ними были кратны одному часу. В результате было достигнуто решение, что должно быть 24 административных часовых пояса и каждый из них должен более или менее совпадать с географическим часовым поясом. За точку отсчёта был принят гринвичский меридиан — нулевой меридиан.
Сейчас поясное время устанавливается относительно всемирного координированного времени (UTC), введённого взамен времени по Гринвичу (GMT). Шкала UTC базируется на равномерной шкале атомного времени (TAI) и более удобна для гражданского использования. Часовые пояса относительно нулевого меридиана выражаются как положительное (к востоку) и отрицательное (к западу) смещение от UTC. Для территорий часового пояса, где используется перевод часов на летнее время, смещение относительно UTC на летний период меняется.
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. Например, на станции Амундсен-Скотт (Южный полюс) действует время Новой Зеландии.
Дополнительную неоднозначность в систему часовых поясов вносит использование во многих странах летнего времени. При переходе на летнее время происходит смещение своего времени относительно всемирного. При этом не везде переход на летнее время и обратно осуществляется одновременно. Кроме того, если в южном полушарии лето, то в северном полушарии зима, и наоборот.