赤道式日晷的工作原理主要是利用太陽投影方向的變化來測定和劃分時間。
赤道式日晷主要由晷針（也稱為表）和晷面（帶刻度的表座）組成。晷面通常由銅製，而晷針垂直穿過晷面的中心，一端指向北天極，另一端指向南天極。晷面安裝在石台上，使其平行於赤道平面。由於地球的傾斜，晷針的影子在一天中的長度和方向都在不斷變化，這種變化被用來計量時間。在北半球，夏半年（春分後至秋分前）期間，太陽高度角較大，晷針的影子投向晷面的上方；而在冬半年（秋分後至春分前），太陽高度角較小，晷針的影子投向晷面的下方。此外，影子的移動方向也隨季節變化：夏半年，影子順時針轉動；冬半年，影子逆時針轉動。
因此，通過觀察晷針在晷面上的投影位置和移動方向，人們可以判斷當前的時間。這種方法是人類在天文計時領域的一項重要發明，雖然受到天氣限制（如陰天和夜晚無法使用），但在歷史上曾被廣泛使用。