תפילת מנחה תוקנה כנגד תמיד של בין הערביים. במשך רוב השנה, היו מקריבים את התמיד לאחר תשע וחצי שעות זמניות. אולם, כשערב פסח חל להיות בערב שבת, והיה צריך להספיק לצלות את כל הפסחים לאחר הקרבת התמיד ולפני הלילה, היו מקריבים את התמיד בשש שעות ומחצה. מכאן נוצרו שני הזמנים של תפילת מנחה – מנחה גדולה, בשש שעות ומחצה, ומנחה קטנה, בתשע שעות ומחצה.
לדעת הרמב“ם, עיקר זמן תפילת מנחה הוא מנחה קטנה, ולכן פסק השו“ע (רלג, א) שלכתחילה יש להמתין להתפלל לזמן מנחה קטנה. אבל אם יש סיבה משמעותת להקדים את התפילה כגון כדי להתפלל לפני שאוכלים, או כדי שיהיה בטוח שיספיק להתפלל במנין, ניתן להתפלל מנחה גדולה (משנ“ב שם סק“א).
כאמור, זמן מנחה גדולה מתחיל חצי שעה אחרי חצות היום. ישנו ספק אם חצי שעה זו היא חצי שעה זמנית, או שהיא חצי שעה קבועה, של שלושים דקות. לכתחילה יש להחמיר ולחוש לזמן המנחה המאוחר מבין שני אלו. והוא מופיע בחלק מהלוחות בתור ’זמן מנחה גדולה לחומרא‘.
כשאומרים שצריך להתחיל להתפלל מנחה לאחר שש שעות ומחצה, הכוונה היא, להתחיל את אמירת אשרי, ואפילו קרבנות. לכן, כשמתפללים מנחה גדולה בשבת או בימי צום, לכתחילה אין להתחיל את קריאת התורה לפני חצי שעה אחרי חצות היום. אבל בדיעבד, אפילו אם התפלל את תפילת עמידה בין חצות לאותה חצי שעה, אינו חוזר ומתפלל (פסקי תשובות שם אות א).
לגבי סוף זמן תפילת מנחה, נחלקו הדעות אם סוף זמן מנחה הוא בשקיעה או בצאת הכוכבים. הרמ"א (שם סוף סעיף א) כותב שאפשר להתפלל עד צאת הכוכבים, ואילו המשנ"ב (שם סקי"ד) כותב שהכוונה עד השקיעה. ולכן לכתחילה, עדיף להתפלל ביחיד מאשר להתפלל במנין לאחר השקיעה, אבל בדיעבד, אם לא הספיק להתפלל לפני השקיעה, יכול להתפלל עד צאת הכוכבים (משנ“ב שם סקי“ד). כשמתפללים אחרי השקיעה ולפני צאת הכוכבים, ניתן גם לומר תחנון (משנ“ב קלא, סקי“ז).
לגבי משך בין השמשות, השולחן ערוך (רצג, ב) פוסק שבין השמשות נמשך עד צאת הכוכבים, כלומר עד שרואים שלושה כוכבים. פער הזמן בין השקיעה לצאת הכוכבים משתנה בהתאם לעונות השנה (ארוך יותר בקיץ ובחורף מאשר באביב ובסתיו) ובהתאם לגובה ולגורמים נוספים. לגבי עניינים דרבנן, אפשר לסמוך על שיעור הליכה של שלושת רבעי מיל, שהוא שמונה עשרה דקות. אבל לגבי עניינים דאורייתא, מן הראוי להחמיר לפחות עשרים ואחת דקות. לכן, מי שמתפלל ערבית לפני שעברו עשרים ואחת דקות מן השקיעה, צריך לחזור ולקרוא שוב קריאת שמע לאחר תפילת ערבית.