赤道日晷的原理主要基於地球的自轉和天文學的知識，設計時，日晷面傾斜對準天赤道，與地球赤道面平行，晷針垂直於日晷面，指向南、北天極，與地球自轉軸平行，日晷面的傾斜角度等於天赤道的傾斜角度，即90°減去當地的緯度。
太陽相對於地球的位置隨時間變化，從日出到正午，太陽從東方升起並向西方移動，投射在晷針上的陽光也會在日晷面上形成影子，影子的位置會隨著時間的變化而變化，早晨影子在西方，中午影子在北方，傍晚影子在東方。
通過觀察晷針影子的位置，人們可以判斷當前的時間，這種設計將一天的時間以影子的移動方式劃分，類似於現代鐘錶的指針運動，從而實現了時間的計量。