O Sol alcança sua posição mais alta no céu ao meio-dia solar, mas isso ocorre em momentos distintos para cada meridiano terrestre, à medida que a Terra gira em torno de si mesma. Enquanto em um lugar específico o Sol está no ponto mais alto, em outros lugares ele já passou ou ainda está por passar por esse ponto. Da mesma forma, enquanto o Sol está nascendo no horizonte em alguns locais, em outros ele está se pondo. Assim, a hora solar é local e é indicada diretamente por um relógio solar.

Além disso, o Sol não se move com a mesma velocidade ao longo de sua trajetória aparente anual ao redor da Terra. Para compensar essa variação, foi desenvolvida a hora solar média, baseada no movimento uniforme de um Sol fictício. A diferença entre a hora solar média e a hora solar verdadeira é chamada de Equação do Tempo, que pode resultar em até 15 minutos a mais ou a menos. Essa equação decorre do fato de que a velocidade da Terra em sua órbita elíptica ao redor do Sol não é constante, como observado por Kepler.

Cada fuso horário corresponde a uma faixa de longitude terrestre de 15° (ou 1 hora), onde a hora civil ou legal é baseada na hora solar média do meridiano central desse fuso. O meridiano de origem (longitude = 0 horas) dos os fusos horários é o que passa pelo Observatório de Greenwich, escolhido por razões históricas.