Masing-masing sisi jam gadang yang segi empat terdapat 4 jam dengan diameter masing-masing adalah 80cm. Jam tersebut langsung didatangkan dari Rotterdam, Belanda melalui pelabuhan Teluk Bayur, Padang, dan bergerak secara mekanik. Mesin ini dibuat hanya 2 jenis di dunia yaitu jam gadang sendiri dan Big Ben di London, Inggris. Pada lonceng tertera nama pabrik tempat jam tersebut diproduksi yaitu Vortmann Relinghausen. Vortmann itu sendiri adalah nama belakang dari si pembuat jam dimana nama lengkapnya adalah Benhard Vortmann. Sedangkan Reclinghausen adalah nama kota di Jerman tempat jam tersebut dibuat pada tahun 1892.
Bagunan jam gadang hanya dibuat dengan menggunakan kapur, putih telur, dan pasir putih. Selain struktur dan bahan bangunan yang unik, angka romawi empat yang seharusnya ditulis IV setiap masing-masing jam menuliskan angka IIII.
Jam Gadang dibangun pada tahun 1926 sebagai hadiah dari Ratu Belanda kepada Rook Maker, sekretaris atau controleur Fort de Kock sekarang menjadi Kota Bukittinggi pada masa pemerintahan Belanda. Arsitektur menara jam ini dirancang oleh Yazin Sutan Gigi Ameh, sedangkan peletakan batu pertama dilakukan oleh putra pertama Rook Maker yang pada saat itu masih berusia 6 tahun.
Pembangunan Jam Gadang menghabiskan biaya sekitar 3.000 Gulden, biaya yang tergolong fantastis untuk ukuran waktu itu. Sehingga sejak dibangun dan sejak diresmikannya, menara jam ini telah menjadi pusat perhatian setiap orang. Hal itu pula yang mengakibatkan Jam Gadang kemudian dijadikan sebagai penanda dan titik nol Kota Bukittinggi.
Sejak didirikan, menara jam ini telah mengalami tiga kali perubahan pada bentuk atapnya. Awal didirikan pada masa pemerintahan Belanda, atap pada Jam Gadang berbentuk bulat dengan patung ayam jantan menghadap ke arah timur di atasnya. Kemudian pada masa kependudukan Jepang diubah menjadi bentuk klenteng. Terakhir setelah Indonesia merdeka, atap pada Jam Gadang diubah menjadi bentuk gonjong atau atap pada rumah adat Minangkabau yaitu Rumah Gadang.
Renovasi terakhir yang dilakukan pada Jam Gadang adalah pada tahun 2010 oleh Badan Pelestarian Pusaka Indonesia (BPPI) dengan dukungan pemerintah kota Bukittinggi dan kedutaan besar Belanda di Jakarta. Renovasi tersebut diresmikan tepat pada ulang tahun kota Bukittinggi yang ke-262 pada tanggal 22 Desember 2010.
