Esses relógios eram usados para garantir a precisão das operações ferroviárias. Por serem mais precisos do que os relógios de bolso comuns, às vezes eram chamados de cronômetros ferroviários. Até 1883, quando o horário padrão foi estabelecido, o tempo não era padronizado em todo o país. Consequentemente, os horários das ferrovias exigiam o número de horas e minutos necessários para viajar de um ponto a outro, mas as imprecisões nos próprios relógios frequentemente causavam atrasos significativos. Nesse contexto, em 1891, um trem de correio expresso colidiu com uma locomotiva na Ferrovia Lake Shore, em Kipton, Ohio. O acidente ocorreu porque o relógio parou por quatro minutos. Esse incidente levou o comerciante de relógios Webster Clay Ball (1847–1922) a ser nomeado Inspetor Superintendente de Relógios dos EUA naquele mesmo ano e a estabelecer o Padrão de Relógio Ferroviário. Essas normas rigorosas exigiam que os relógios tivessem uma precisão de até 30 segundos por semana em relação ao horário padrão estabelecido pelo Observatório Naval de Washington, D.C., que fossem totalmente ajustados duas vezes por ano, que tivessem no mínimo 17 rubis, um mecanismo de 16 ou 18 posições e que pudessem ser ajustados em cinco posições. Waltham, Elgin, Hamilton, Illinois e outras empresas fabricaram relógios ferroviários com base nas especificações de Ball. No Japão, o Seiko tipo 19 foi adotado como relógio ferroviário em 1929 e foi amplamente utilizado até a década de 1960.