Международное бюро времени было создано по решению Международного астрономического союза и начало свою деятельность в Париже в 1920 г. Первоначально МБВ установило и хранило международную шкалу всемирного времени (см. Измерение времени) для научных, технических и практических целей. Эта шкала связывалась с суточным вращением Земли и основывалась на регулярных астрономических наблюдениях, проводимых сначала на Парижской обсерватории, а позже на нескольких десятках служб времени разных стран.
В середине 30-х гг. XX в. ученые с помощью высококачественных кварцевых часов установили, что Земля вращается неравномерно. Таким образом, осуществлять контроль равномерной шкалы времени по наблюдениям звезд можно лишь в том случае, если вносить в астрономические наблюдения поправки, учитывающие неправильности во вращении Земли. Изменения угловой скорости вращения Земли невелики, но достаточно сложны: выявлены периодические колебания, вековые изменения и случайные флуктации в ее вращении. Для того чтобы исправить наблюдения, исключив влияние движения полюсов Земли (см. Служба движения полюсов), с 1955 г. МБВ стало заниматься также и этой проблемой. В 1938 г. в наблюдениях для определения координат полюса принимали участие 90 астрономических обсерваторий, в том числе 27 советских.
Изобретение атомных и молекулярных эталонов частоты позволило установить и хранить принципиально новую, не зависящую от вращения Земли высокостабильную шкалу времени. С конца 60-х гг. атомное время - основа для изучения неравномерности вращения Земли.
Большинство современных обсерваторий оснащено атомными эталонами частоты, и МБВ регулярно вычисляет шкалу атомного времени, сравнивая около 60 эталонов разных обсерваторий.
Вычисляя и публикуя параметры вращения Земли для каждых 5 сут, МБВ фактически не только хранит единую шкалу времени, но и поддерживает опорную земную систему координат (см. Геодинамика).
Для решения своих задач с 1972 г. МБВ использует новейшие достижения в области космической геодезии, результаты доплеровских наблюдений искусственных спутников Земли, лазерной локации Луны и искусственных космических объектов, данные радиоинтерферометров с длинной базой.