I fusi orari sono zone della Terra che hanno la stessa ora convenzionale. Precedentemente alla loro adozione, nelle varie zone della Terra si usava l'ora solare locale (media o vera), che produceva un orario leggermente differente da città a città.
I fusi orari rettificarono parzialmente il problema, impostando gli orologi di una regione sull'ora solare media del meridiano centrale del fuso in cui la zona ricade.
Considerando la Terra come sferica, e considerando che la rotazione terrestre si compie in 24 ore, dividendo i 360° della rotazione per 24 si può immaginare la superficie sferica divisa in 24 "spicchi" di 15° l'uno, che vengono quindi percorsi in un'ora ciascuno. A questi spicchi si dà il nome di fusi orari, e si assume per convenzione che in tutto il fuso ci sia l'ora del meridiano centrale ad esso, quello che taglia il fuso esattamente a metà.
I fusi orari sono perciò centrati sui meridiani con longitudine multipla di 15°; i confini delle zone di fuso orario risultano però irregolari, in quanto seguono solitamente i confini delle nazioni.
Tutti i fusi orari sono definiti relativamente al Tempo Coordinato Universale (UTC). Il punto di riferimento per i fusi orari è il meridiano primo (longitudine 000) che passa attraverso l'Osservatorio reale di Greenwich, a Londra, Inghilterra. Per questo motivo il termine Tempo medio di Greenwich (GMT) viene ancora spesso utilizzato (dalla BBC ad esempio) per denotare l' "orario base" al quale tutti i fusi orari sono relativi. UTC è, ciò non di meno, il termine ufficiale per l'odierno orario misurato con gli orologi atomici, distinto da quello determinato dall'osservazione astronomica che veniva svolta a Greenwich.
Incidentalmente, GMT (UTC) è l'ora locale di Greenwich solo tra le 01:00 UTC dell'ultima domenica di ottobre e le 01:00 UTC dell'ultima domenica di marzo. Per il resto dell'anno l'ora locale è UTC+1 (a causa dell'ora estiva).
L'ora di un luogo è data relativamente all'UTC. Ad esempio:

Quando l'aggiustamento dovuto ai fusi orari dà un'ora che oltrepassa la mezzanotte, allora la data locale è spostata al giorno dopo. Alcuni esempi:

Quando l'aggiustamento dovuto ai fusi orari dà un'ora che precede la mezzanotte, allora la data locale è spostata al giorno prima. Alcuni esempi:

L'aggiustamento del fuso orario per una specifica locazione può variare a causa dell'uso dell'ora legale.
ad esempio, la Nuova Zelanda che è normalmente a UTC+12, osserva un aggiustamento di un'ora, dovuto all'ora legale durante l'estate dell'emisfero australe, che risulta in un'ora locale di UTC+13.
I militari indicano i fusi orari usando delle designazioni ad una singola lettera. La "Z" viene usata per indicare l'UTC, i fusi orari in avanti rispetto all'UTC usano le lettere della prima metà dell'alfabeto latino, mentre quelli indietro rispetto all'UTC sono designati usando la seconda metà. Fusi orari con una deviazione dall'UTC di una quantità non intera usano la lettera dell'ora locale intera più vicina all'UTC, con aggiunto * o †. La lettera "J" si riferisce all'ora locale. Non esistono giurisdizioni che osservino il fuso orario designato dalla lettera "Y" (UTC-12), ma quel particolare fuso orario viene comunque riconosciuto per comodità.

Per le regioni polari viene adottata convenzionalmente un'ora corrispondente a UTC per il Polo Nord e UTC+12 al Polo Sud

Con l'aumentare del sistema degli scambi e degli spostamenti internazionali incominciò a consolidarsi l'idea dell'importanza di individuare un sistema di coordinamento delle diverse ore locali. Si pensi che solamente il 12 dicembre 1866 Roma e Milano adottarono un'ora comune fissata sull'ora corrispondente al meridiano che passava per il Campidoglio. Qualche giorno più tardi (1 gennaio 1867) anche Torino e Bologna si adeguarono al nuovo sistema, mentre ad esempio Venezia lo fece più tardi (1 maggio 1880) e Cagliari solo nel 1886. Con queste decisioni si passò dall'ora locale, segnata dal passare del sole nelle varie località, ad un'ora nazionale. L'introduzione delle diverse ore nazionali non era però ancora sufficiente per realizzare un sistema efficiente di relazioni sul piano internazionale.
I fusi orari furono proposti per la prima volta da Quirico Filopanti. L'idea però non venne realizzata in quanto non trovò negli stati nazionali di allora o nelle istituzioni economiche degli "sponsor" che promuovessero la loro adozione. Non a caso la loro introduzione viene attribuita a Sanford Fleming, ingegnere capo delle ferrovie canadesi, che riprese l'idea per rispondere alle necessità delle compagnie ferroviarie di avere un orario locale coerente tra le varie stazioni. Il 18 novembre 1883 le ferrovie degli Stati Uniti e del Canada divennero le prime a istituire i fusi orari quando stabilirono quattro fusi orari continentali del Nord America.
Il sistema dei fusi orari fu discusso nel corso della Conferenza Internazionale dei Meridiani convocata a Washington D.C. nell'ottobre del 1884 a cui parteciparono 25 paesi tra cui l'Italia. La Conferenza stabilì le regole generali del sistema che fu ufficialmente assunto come standard internazionale a partire dal 1 novembre 1884.
In Italia l'adozione del sistema dei fusi orari fu introdotto con un regio decreto del 10 agosto 1893 e entrò in vigore il 31 ottobre dello stesso anno. Il meridiano di riferimento per il fuso orario al quale appartiene l'Italia passa per il meridiano Termoli – Etna.