圭表的計時原理是影子的變化規律。在平地上直立一根竿子觀察影子的變化，並測量表影的長度和方向，即可知道時辰。後來，人們發現正午時的表影總是投向正北方向，就把石板製成的尺子平鋪在地面上，刻上刻度，與立表垂直，尺子的一頭連着表基，另一頭則伸向正北方向。正午時表影投在石板上，就能讀出表影的長度值。
圭表是我國古代度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。很早以前，人們發現房屋、樹木等物在太陽光照射下會投出影子，這些影子的變化有一定的規律。通過觀察記錄它正午時影子的長短變化來確定季節的變化。垂直於地面的直杆叫“表”，水平放置於地面上刻有刻度以測量影長的標尺叫“圭”。
圭表不僅可以用來制定節令，而且還可以用來在曆書中排出未來的陽曆年以及二十四個節令的日期，作為指導漢族勞動人民農事活動的重要依據。將表影的長度以一年為週期標在一個圓上，圓心為表的立點，形成的圖就是中心不為零的太極圖，進行消除零半徑的中心點，形成的太極圖就是常見的二十四節氣太極圖。
圭表是中國古代觀測天象的儀器。在不同季節，太陽的出沒方位和正午高度不同，並有週期變化的規律。於露天將圭平置於表北面，根據圭上表影，測量、比較和標定日影的週日、週年變化，可以定方向、測時間、求出週年常數、劃分季節和制定曆法。
