Основной принцип работы теодолита заключается в том, что при наведении зрительной трубы на исследуемую область (при условии, что центр визирной линии попадает на нужный объект), можно измерить угол каждой из осей (горизонтальной и вертикальной). 2

Процесс происходит так: 1

1. Визирная труба, удерживаемая на подставке, может вращаться вокруг горизонтальной оси. 3 Изменения её наклона отображаются на шкале вертикального круга. 3
2. Сама подставка вместе с трубой может поворачиваться вокруг вертикальной оси, и угол поворота фиксируется на шкале горизонтального круга. 3
3. Отсчётный микроскоп передаёт изображение параметров угла по шкалам вертикального и горизонтального кругов. 3

В электронных теодолитах цифровые датчики сами фиксируют показатели на вертикальном и горизонтальном круге, после чего выводят информацию на экран. 5

Перед работой теодолит закрепляют на специальный штатив и приводят инструмент в строго горизонтальное положение с помощью круглого и цилиндрического уровня. 5