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:
Roma: UTC+1 (ovvero se sono le 12:00 UTC, allora sono le 13:00 a Roma)
Los Angeles, California, USA: UTC-8 (ovvero se sono le 12:00 UTC, allora sono le 04:00 a Los Angeles)
Mumbai, India: UTC+5,5 (ovvero se sono le 13:00 UTC, allora sono le 18:30 a Mumbai)
Tokyo, Giappone: UTC+9 (ovvero se sono le 11:00 UTC, allora sono le 20:00 a Tokyo)
Pechino, Cina: UTC+8 (ovvero se sono le 12:00 UTC, allora sono le 20:00 a Pechino)
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:
Il Cairo, Egitto: UTC+2 (ovvero se sono le 23:00 UTC di lunedì 15 marzo, allora l'orario del Cairo è la 01:00 di martedì 16 marzo)
Auckland, Nuova Zelanda: UTC+12 (ovvero se sono le 21:00 UTC di mercoledì 30 giugno, allora l'orario di Auckland è le 09:00 di giovedì 1º luglio)
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:
Buenos Aires, Argentina: UTC-4 (ovvero se sono le 03:00 UTC di sabato 23 luglio, allora l'orario di Buenos Aires è le 23:00 di venerdì 22 luglio)
Honolulu, Hawaii, USA: UTC-10 (ovvero se sono le 06:00 UTC di lunedì 1º maggio, allora l'orario di Honolulu è le 20:00 di domenica 30 aprile)
Nota: 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.