地平式日晷的工作原理主要依賴於太陽照射下物體影子長度和方向的變化。具體來說：
影子的長度會隨著一天中的時間而變化。早晨影子最長，然後逐漸變短，到了中午後影子又變長。
影子的方向也會變化。在北半球，早晨影子朝西，中午時影子在北方，而傍晚時影子朝東。
地平式日晷通常由銅製的指針（晷針）和石制的圓盤（晷面）組成，晷針垂直地穿過晷面中心，使得晷針的上端正好指向北天極，下端指向南天極。晷面的安裝方式是南高北低，以確保它平行於天赤道面。由於這種設計，晷針與地軸平行，使得晷針上的影子隨著太陽的移動而移動，從而顯示時間。
然而，地平式日晷的使用受到限制，它依賴於日照，因此在陰天和夜晚無法使用。此外，由於影子的長度和方向變化受到地理位置（如緯度）的影響，不同地區可能需要不同的刻度設定。儘管有這些限制和複雜性，地平式日晷仍然是一種有趣且具有教育意義的時間測量工具。