Aikavyöhyke on maantieteellinen alue, jonka sisällä noudatetaan samaa kellonaikaa.
Aikavyöhykkeet ja ajatus kellonajan alueellisesta yhtenäistämisestä syntyi 1800-luvun lopulla. Siihen asti paikkakunnat määrittivät itse oman aikansa: kun aurinko oli korkeimmillaan taivaalla, kello oli 12.
Aikavyöhykkeet syntyntyivät teollistumisen ja rautatien myötä
Yhtenäisempi ajanmääritys tuli tarpeelliseksi rautateiden yleistyessä, kun tarvittiin yksiselitteinen tapa ilmoittaa junan saapumisaika. Suurissa maissa ei ollut järkevää käyttää samaa aikaa koko maassa, koska silloin virallinen aika olisi poikennut liikaa paikallisesta auringon mukaisesta ajasta.
Kanadalainen rautatieinsinööri Sandford Fleming ehdotti 1876 kompromissina 24 aikavyöhykkeen käyttöönottoa. 1884 Washingtonissa Yhdysvalloissa pidetyssä konferenssissa maapallo jaettiin 24:ään noin 15 pituusasteen levyiseen aikavyöhykkeeseen.
Kiinassa pitäisi olla viisi aikavyöhykettä
Kesti kuitenkin aikansa, ennen kuin uusi käytäntö vakiintui maailmalla. Suomi siirtyi noudattamaan 30. itäisen pituuspiirin eli Itä-Euroopan vyöhykeaikaa vappuyönä 1921. Koska Helsingin paikallisaika oli tästä vyöhykeajasta runsaat 20 minuuttia jäljessä, kelloja siirrettiin vappuyönä eteenpäin.
Joissakin suurissa maissa, kuten Kiinassa, on käytössä vain yksi aika. Pituuspiirien mukaan Kiinaan mahtuisi kaikkiaan viisi aikavyöhykettä.