En 1370, elle accueillit la première horloge publique à Paris, construite par Henri de Vic, horloger lorrain. En 1371, la tour de l'Horloge du palais de la Cité fut dotée d'une cloche en argent. En 1418, la municipalité réclama que l'horloge comportât un cadran extérieur « pour que les habitants de la ville puissent régler leurs affaires de jour comme de nuit ». En 1472, d'importantes restaurations du cadran furent faites par Philippe Brille. En 1585, Henri III fit mettre en place un nouveau cadran, dont l'encadrement fut réalisé par le sculpteur Germain Pilon qui furent restaurées en 1685. Les grandes figures allégoriques représentant la Loi et la Justice, bûchées sous la Révolution, furent à nouveau restaurées en 1852 puis en 1909, dates apparaissant au bas du cadran.
L'horloge est encadrée de deux grandes figures allégoriques qui représentent la Loi et la Justice.
Deux plaques posées au-dessus et au-dessous de l'horloge portent des inscriptions latines :
en haut : « Celui qui lui a déjà donné deux couronnes lui en donnera une troisième », allusion aux couronnes de Pologne et de France portée par son contemporain le roi Henri III ;
en bas : « Cette machine qui fait aux heures douze parts si justes enseigne à protéger la Justice et à défendre les lois ».
Le cadran actuel, est de forme carrée, d'un diamètre d'un mètre et demi et est orné au centre de rayons flamboyants et dorés ; il est placé sur le manteau royal de la France au fond d'azur fleurdelisé.
Les aiguilles en cuivre repoussé et bronzé, la grande en fer de lance pour les minutes, la petite terminée en fleur de lis et prolongée par une contre-aiguille terminée par un croissant pour les heures, évoluent sur des chiffres romains colorés en relief sur la pierre.