Latviešu valodā, līdzīgi kā vācu un citās valodās, ūdenstorņa kā būves tipa nosaukums veidojies kā saliktenis: vārds "ūdens" norāda uz būves funkcionalitāti, bet vārds "tornis" norāda uz būves tipam raksturīgo uzbūvi, proti, tā apjoma augstums ir relatīvi liels attiecībā pret pamata laukuma dimensijām.

Ūdenstorņa galvenie funkcionālie uzdevumi ir ūdens spiediena nodrošināšana ūdensapgādes sistēmā un ūdens rezerves uzkrāšana ūdens tvertnē diennakts ūdens patēriņa svārstību izlīdzināšanai jeb tā nevienmērīguma regulēšanai, kā arī ugunsdzēsības vajadzībām. Lai nodrošinātu ūdens spiedienu ūdensvadā, ūdens tvertne ir izvietota ūdenstorņa augšdaļā, turklāt raksturīgi, ka ūdenstorņa būvniecībai parasti izvēlēta pēc iespējas augstāka atrašanās vieta konkrētas ūdensapgāde sistēmas ietvaros (piemēram, paugura virsotnē un tamlīdzīgi).

Paralēli ūdenstorņu galvenajiem funkcionālajiem uzdevumiem to balsta konstrukcijas apjomā brīvās platības tradicionāli ir tikušas izmantotas arī dažādām sekundārām funkcijām, piemēram, ierīkojot tajās ūdensvada dienesta saimniecības telpas (noliktavas u. tml.) vai dzīvokļus ūdensvada iestādes darbiniekiem, kā tas bija gan Rīgas pilsētas ūdenstorņu, gan daudzos citos gadījumos.

Lai pildītu galvenos funkcionālos uzdevumus, ūdenstornis var būt risināts kā utilitāra inženierbūve. Taču pilsētās celtie ūdenstorņi visbiežāk ieguva arhitektonisku risinājumu, kas ļāva šīm būvēm iekļauties pilsētvidē, un tieši šādi ūdenstorņi ieguva nozīmi arī arhitektūras vēstures kontekstā.

Ūdenstorņi Eiropas pilsētās tika būvēti jau no viduslaiku perioda; sākotnēji to tvertnes bija nelielas, tilpumā ap 10 kubikmetriem, būvētas no koka. Agri piemēri, kas saglabājušies līdz mūsdienām: 15.–17. gs. celtie Augsburgas ūdenstorņi (Augsburger Wassertürme), 16. gs. celtie ūdenstorņi Līneburgā – Pilsētas rātes ūdenstornis (Ratswasserturm) un Līnes abatijas ūdenstornis (Abtswasserturm) – un citi. Tomēr arhitektūras vēstures kontekstā ūdenstorņi tiek aplūkoti galvenokārt kā 19. gs. fenomens.

Ūdenstorņa kā būves tipa attīstība notika tieši 19. gs., kad Eiropā un citviet pasaulē arvien plašāk izvērsās dzelzceļu infrastruktūra un industriālā ražošana, pilsētas piedzīvoja strauju urbanizāciju un iedzīvotāju skaita pieaugumu, un bija nepieciešams efektīvi risināt ūdensapgādes problēmas. Eiropas pilsētās centralizētas ūdensapgādes nodrošināšanai tika izvērstas plašas būvniecības aktivitātes un ūdenstorņi bija visievērojamākās virszemes būves ūdensapgādes sistēmā. Daudzās Eiropas pilsētās ūdensapgāde bija pašvaldību kompetencē un ūdenstorņi tika būvēti pašvaldību pasūtījumā, taču Eiropas lielpilsētu vidū bija arī izņēmumi, piemēram, Londonā centralizētu ūdensapgādi nodrošināja privāti uzņēmumi, kas īstenoja arī tai nepieciešamo būvniecību. Privāti ūdenstorņi tika būvēti vietējās ūdensapgādes vajadzībām, piemēram, dzelzceļa kompāniju pasūtījumā (ar tvaiku darbināmām lokomotīvēm bija nepieciešama regulāra ūdens uzpildīšana pieturvietās), dažādu ražošanas uzņēmumu pasūtījumā (alus darīšanas, tekstilrūpniecības u. c. jomu ražošanas uzņēmumi tiecās nodrošināt autonomu ūdensapgādi savu fabriku kompleksu ietvaros).

Ūdenstorņu būvniecība visaktīvāk norisinājās 19. gs. otrajā pusē un arī 20. gs. pirmajā pusē, laika gaitā būves tipam piedzīvojot attīstību. 19. gs. pilsētās būvēto ūdenstorņu vidējais augstums bija aptuveni 40 metri un ūdens tvertņu ietilpība varēja būt vairāki simti vai pat vairāki tūkstoši kubikmetru. Sākot no 19. gs. 30. gadiem, ūdenstorņiem Lielbritānijā un pēcāk arī citviet no metāla būvētas tvertnes bija vienkārša taisnstūra paralēlskaldņa vai cilindra formā ar plakanu dibenu.

Tiecoties uzlabot ūdenstorņa konstrukciju, no 19. gs. 60. gadiem Francijā un pēcāk arī citviet metāla tvertnes būvēja ar izliektu dibenu. Arvien izvēršoties ūdenstorņu būvniecības pieprasījumam, tika meklēti jauni risinājumi: 19. gs. 80. gadu sākumā vācu hidroinženieris Oto Ince (Otto Adolf Ludwig Intze) izstrādāja inovatīvu pieeju ūdenstorņu projektēšanā – t. s. Inces principu (Intze-Prinzip). O. Ince izstrādāja jaunus ūdens tvertņu tipus – cilindra formas tvertni ar ieliektu (Inces I tips, Intze-Typ I) un izliektu (Inces II tips, Intze-Typ II) tvertnes dibenu un attiecībā pret tvertnes ārējā apmēra diametru sašaurinātu atbalsta gredzenu, ko balstīt uz nošķelta konusa konfigurācijas balsta konstrukciju. Inces tipa ūdenstorņu dizaina risinājums, pirmkārt, bija ekonomisks un racionāls, jo ļāva samazināt ūdenstorņa būvniecības izmaksas, palielināt pieļaujamo tvertnes tilpumu un konstrukcijas stabilitāti, bet vienlaikus tas bija arī elegants arhitektūras formas ziņā. Inces tipa ūdenstorņiem fasāžu risinājumu bija iespējams izstrādāt individuāli – lielā daudzveidībā gan arhitektūras stilistikas, gan materiālu lietojuma ziņā, savukārt metāla tvertnes dažādos izmēros tika ražotas industriāli. O. Ince savu inovatīvo dizainu patentēja, un tā licence 1883. gadā tika piešķirta būvfirmām Vācijā (Bamag-Meguin Berlīnē un Desavā, F. A. Neuman Āhenē–Ešveilerē). Agrs šī tipa paraugs ir Brēmerhāfenes–Lēes ūdenstornis (Wasserturm von Bremerhaven-Lehe, 1884–1886). Licence pēcāk tika piešķirta arī būvfirmām Ungārijā, Itālijā, Šveicē, Amerikas Savienotās Valstīs (ASV) u. c., un 19. un 20. gs. mijas periodā Inces tipa ūdenstorņi guva plašu izplatību.

19. gs. beigās tika meklēti arvien jauni ūdenstorņu dizaina risinājumi. Materiāla lietojuma ziņā jauninājums bija dzelzsbetona lietojums ūdens tvertņu būvniecībā, ko visagrāk – 19. gs. 70. gados – īstenoja franču dārznieks un izgudrotājs Žozefs Moņjē (Joseph Monier) un nedaudz vēlāk – 19. gs. 90. gadu vidū – franču inženieris Fransuā Enbiks (François Hennebique), bet no 20. gs. sākuma dzelzsbetonu sāka plašāk izmantot gan ūdens tvertņu, gan ūdenstorņu balsta konstrukciju būvniecībā. Paralēli izplatību guva arī tērauda lietojums ūdenstorņu būvniecībā. 19. gs. beigās tika ieviesti arī jauni formas risinājumi, piemēram, 1898. gadā vācu inženieri Georgs Barkhauzens (Georg Barkhausen) un Augusts Klenne (August Klönne) izgudroja un patentēja ūdenstorņa dizainu ar puslodes un lodes formas ūdens tvertnēm, kas 20. gs. guva plašu izplatību ūdenstorņu būvniecībā. Agri paraugi ir Darmštates Centrālās dzelzceļa stacijas ūdenstornis (Wasserturm am Darmstädter Hauptbahnhof, 1910–1912) un t. s. "Lanstropas ola" (Lanstroper Ei, 1904–1905) Dortmundē. Arī turpmāk 20. gs. gaitā ūdenstorņu projektēšanā ieviesās dažādas inovācijas, kas ļāva būvēt ūdenstorņus augstākus, ietilpīgākus u. tml., taču šie modernie piemēri galvenokārt aplūkojami inženierbūvju, nevis arhitektūras piemēru kontekstā.

Lai gan jaunu ūdenstorņu būvniecība dažviet pasaulē tiek īstenota līdz pat mūsdienām, tomēr kopumā 20. gs. otrajā pusē ūdenstorņi daudzviet pamazām zaudēja savu praktisko nozīmi, ko noteica spiediena sūkņu sistēmu attīstība (mūsdienās ūdenstorņa ierīkošanas un uzturēšanas izmaksas var būt augstākas, salīdzinot ar modernākiem ūdensapgādes risinājumiem, piemēram, pazemes ūdens rezervuāru komplekss ar sūkņu staciju).

19. gs. ūdenstorņu būvniecība pilsētās bija izaicinājums ne vien no tehniskā, bet arī no estētiskā aspekta, jo inženierbūvei vajadzēja iekļauties pilsētvidē. 19. gs. otrajā pusē, kad ūdenstorņi tika būvēti arvien pieaugošā skaitā, Eiropas arhitektūrā vadošais stils bija historisms. Kamēr ūdenstornis bija visai jauns būvju tips un tam vēl nebija izstrādāti dizaina standarti, ūdenstorņu projektēšanā iesaistītie arhitekti fasāžu noformēšanas paņēmienus aizguva no vietai raksturīgās apkārtējās apbūves vai no citiem vēsturiskajiem būvju tipiem, lai inženierbūvi integrētu pilsētas ainavā un lai izvairītos no pilsētvidei svešādu būvapjomu nevēlamas ietekmes uz vēsturiskas pilsētas tradicionālo tēlu. Piemēram, Manheimas ūdenstornim (Mannheimer Wasserturm, 1886–1889), ko projektēja austriešu inženieris Oskars Smrekers (Oskar Smreker) un vācu arhitekts Gustavs Halmhūbers (Gustav Halmhuber), fasāde risināta neobaroka stilā, ņemot vērā Manheimas pilsētai raksturīgo tēlu, ko veidoja baroka apbūve. Savukārt vācu arhitekts Karls Hofmans (Karl Christian Hofmann), projektējot Vormsas ūdenstorni (Wormser Wasserturm, 1888–1890), veidoja atsauci uz pilsētas ievērojamāko būvi, proti, romānikas stila viduslaiku dievnamu – Vormsas katedrāli (Wormser Dom), arī ūdenstorņa fasādes apdarē izmantojot sarkanu smilšakmeni un tā arhitektūru risinot neoromānikas stilā. Orientācija uz viduslaicīgu tēlainību ūdenstorņu arhitektūrā kopumā bija visai izplatīta: neoromānikas stila fasāžu risinājumus ieguva daudzi ūdenstorņi, piemēram, Kroidonas ūdenstornis (Croydon Water Tower, 1860) Londonā utt. Atsauces varēja tikt veidotas arhitektūras paraugiem arī no antīkā perioda, piemēram, Tauerhilas ūdenstornis (Tower Hill Water Tower, 1850) Ormskirkā, Lankašīrā, Anglijā, līdzinās Senās Romas laika būvei. 19. gs. izplatīto tendenci pilnībā apslēpt ūdenstorņa funkciju un ārējā veidolā imitēt kādu citu vēsturisku būvju tipu labi ilustrē Vecais ūdenstornis (The Old Water Tower, 1886) Svenedžā, Dorsetā, kura būvapjoms un fasāde veidota pēc Anglijas vietējo viduslaiku nocietinājuma torņu arhitektūras parauga, un šī ūdenstorņa arhitektūrā nekas neliecina par būves patieso funkciju. Inženiera un arhitekta uzdevumi uzskatāmi nodalīti, projektējot Džefersona parka ūdenstorni (Jefferson Park Water Tower, 1909) Gerijā, Indiānas štatā, ASV: inženieru firmas Messrs. Alvord & Burdick projektētā tērauda konstrukcijas inženierbūve ir pilnībā apslēpta aiz klasiskās formās risinātas fasādes – brīvstāvoša, plānā oktagonāla dzelzbetona būvapjoma, ko projektēja amerikāņu arhitekts Viktors Metisons (Victor Andre Matteson).

19. un 20. gs. mijā ūdenstorņu arhitektūrā arvien biežāk sāka atspoguļoties būves patiesā funkcija, kas dažkārt tika arī estetizēta, īpaši jūgendstila piemēros: vācu inženiera Karla Frankes (Carl Franke) projektētais Plēnas ūdenstornis (Plöner Wasserturm, 1913) Šlezvigā–Holšteinā; vācu arhitekta Oto Greisa (Otto Greiß) projektētais Jaunais Menhengladbahas ūdenstornis (Neuer Wasserturm Mönchengladbach, 1909); Bardenbergas ūdenstornis (Bardenberger Wasserturm, 1909–1911) Ziemeļreinā–Vestfālenē un citi.

Ekspresionisma stila piemēru vidū agrs paraugs ir Augšsilēzijas tornis (Oberschlesien Turm), ko 1911. gada Austrumvācijas rūpniecības, tirdzniecības un lauksaimniecības izstādei (Ostdeutsche Ausstellung für Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft) Pozenē (mūsdienās Poznaņa) kā izstāžu zāli un ūdenstorni projektēja vācu arhitekts un scenogrāfs Hanss Pelcigs (Hans Poelzig). Starpkaru periodā ekspresionisma stils guva izplatību Eiropas ūdenstorņu arhitektūrā, īpaši Nīderlandē, piemēram, Nāldvijkas ūdenstornis (Watertoren Naaldwijk, 1929–1930), Eibergenes ūdenstornis (Watertoren Eibergen, 1935), Akselas ūdenstornis (Watertoren Axel, 1936), Amsterdamas ielas ūdenstornis (Watertoren Amsterdamsestraatweg, 1935) Utrehtā un citi.

Laikā pēc industriālās revolūcijas ūdenstornis kļuva par raksturīgu elementu ne vien industriālajā ainavā (fabriku kompleksos, dzelzceļa stacijās u. tml.), bet arī pilsētu ainavā. Ūdenstornis varēja ieņemt nozīmīgu vietu pilsētas siluetā vai pat kļūt par pilsētas silueta dominanti (kā vertikāls akcents vai arī kā masīvs būvapjoms), un tādējādi dažkārt kļūt arī par pilsētas atpazīstamības zīmi, konkurējot ar tradicionālajām pilsētas silueta dominantēm – t. i., dievnamu un rātsnamu torņiem. Inženierbūvju parādīšanās pilsētas ainavā izraisīja spēcīgu emocionālu iespaidu sabiedrībā: 19. gs. sabiedrības reakcija bieži bija negatīva. Piemēram, ūdenstorni Kolčestrā, Eseksā, Anglijā, drīz pēc tā uzbūvēšanas, 1882. gadā, vietējais mācītājs nievājoši nodēvēja par "Džambo ūdenstorni" (Jumbo Water Tower) – Londonas zooloģiskā dārza iemītnieka – ziloņa vārdā, jo šī masīvā ķieģeļu jaunbūve dominēja Kolčestras pilsētas ainavā un salīdzinājumā ar to vietējais dievnams sāka izskatīties niecīgs. 19. un 20. gs. mijā, kad sabiedrībā arvien pieauga izpratne par tehniskajiem jauninājumiem, bijība pret inženierbūvēm mazinājās un tās arvien biežāk varēja tikt novērtētas kā estētiskas. 19. un 20. gs. mijā Eiropā un arī citviet pasaulē pilsētu pašvaldības vairāk nekā jebkad iepriekš investēja modernu ūdensapgādes sistēmu ierīkošanā, un ūdenstorņi kā šīs sistēmas virszemes daļa liecināja par dzīves apstākļu uzlabošanos un sabiedrības labklājību.

20. gs. otrajā pusē, kad daudzi vēsturiskie ūdenstorņi, kas bija būvēti 19. gs. un 20. gs. pirmajā pusē, pamazām zaudēja savu funkcionālo nozīmi, tie tika nojaukti vai palika neizmantoti, vai arī tika pārizmantoti dažādām citām funkcijām, piemēram, privātas dzīvojamās mājas funkcijām pielāgots historisma stilā būvētais Manstedas ūdenstornis (Munstead Water Tower, 1898); viesnīcas funkcijām pielāgots neoromānikas stilā būvētais Ķelnes ūdenstornis (Wasserturm Köln, 1868); restorāna funkcijām pielāgots historisma stilā būvētais Vroclavas ūdenstornis (Wieża ciśnień Borek we Wrocławiu, 1904–1905), kur jau sākotnēji atbilstoši oriģinālprojektam bija ierīkota skatu platforma; sabiedriskas ēkas funkcijām pielāgots neorenesanses stilā būvētais Delftas ūdenstornis (Watertoren Delft, 1895); mākslas galerijas funkcijām pielāgots neogotikas stilā būvētais Čikāgas ūdenstornis (Chicago Water Tower, 1869); muzeja funkcijām pielāgots historisma stilā būvētais Sanktpēterburgas galvenās ūdenssūkņu stacijas ūdenstornis (Водонапорная башня Главной водопроводной станции, 1859–1863) un citi.

Mūsdienās aizsargājamu pieminekļu statuss ir piešķirts vairumam no iepriekš minētajiem ūdenstorņiem. Vairāki simti ūdenstorņu ir iekļauti aizsargājamo būvju sarakstos Lielbritānijā, Nīderlandē u. c. valstīs. Latvijā valsts nozīmes arhitektūras pieminekļa statuss ir piešķirts sešiem ūdenstorņiem un vietējas nozīmes arhitektūras pieminekļa statuss – trim ūdenstorņiem. Savu sākotnējo funkciju nepildošo vēsturisko ūdenstorņu saglabāšana un pārizmantošana jaunām funkcijām daudzviet Eiropā un citviet pasaulē joprojām ir aktuāla.