日晷由两大核心部件组成：晷针和晷面。晷针（又称“表”）通常是一根铜制指针，垂直穿过晷面中心，上端指向北极星，与地平面的夹角等于当地纬度，确保其与地球自转轴平行。晷面则是刻有时刻线的石制圆盘，呈南高北低倾斜，倾角与纬度互余（如北京40°N，倾角为50°），两面分别标注十二时辰（子至亥），每个时辰对应现代2小时，进一步细分为“时初”和“时正”。这种设计让晷针的影子能随太阳移动而规律变化，成为计时依据。
2、摆放与校准方法
日晷需严格坐南朝北摆放，晷面朝北，晷针对准正北方向（北极星），这是准确计时的前提。纬度决定了晷面倾角，例如赤道式日晷的晷面需平行于赤道面，晷针与地面夹角等于当地纬度。若摆放不当（如方向偏差或倾角错误），影子位置会失真，导致时间误读。日晷需避开遮挡物，确保全天接受阳光照射。
3、影子变化的规律
太阳西落，晷针影子在北半球呈顺时针旋转：上午影子偏西，正午指向正北（最短），傍晚偏东。影长同样变化，日出日落时最长，正午最短。通过观察影子落于晷面的刻度位置即可读时，例如影子指向“午时”的“时初”表示11:00-12:00。赤道式日晷的晷针影子匀速转动（每小时15°），而水平式日晷的刻度不均匀，需结合季节调整。
4、季节与节气的影响
日晷不仅能计时，还能反映节气。夏半年（春分至秋分）太阳照射晷盘北面，冬半年（秋分至春分）照射南面，二分日则光线平行于晷面，无法使用。夏至日正午太阳高度最高，影子最短；冬至日相反。部分日晷在晷面刻有二十四节气线，通过影长可判断当前节气，如“夏至”对应最短影。
5、局限性及补救措施
日晷依赖日照，阴天或夜晚无法使用，且显示的是当地太阳时，需修正时区差和均时差（因地球公转轨道非正圆导致的时间偏差）。古代常搭配水钟、燃香等补充计时。现代使用日晷时，可通过公式或时差表将影示时间转换为标准时间，例如北京时间需加上经度差导致的分钟数。
