Um relógio de sol funciona com o uso de uma peça de metal em relevo, chamada gnômon, que fica no meio de um mostrador marcado. O gnômon projeta sombras quando iluminado pelo sol, e a hora do dia é determinada por onde a sombra cai no mostrador.
Para que um relógio de sol funcione corretamente, o gnômon precisa estar alinhado com o Pólo Norte. Uma maneira de fazer isso é usar a Estrela do Norte como guia. Um relógio de sol também pode precisar ser alinhado de forma diferente, dependendo da latitude para levar em conta os ângulos variáveis do sol no céu.
Os relógios de sol foram frequentemente usados mesmo após a invenção do relógio mecânico. Os primeiros relógios mecânicos precisavam ser zerados e relógios de sol eram usados para acertar os relógios com a hora exata. Os primeiros relógios de sol a usar horas de igual duração foram inventados pelos muçulmanos durante a Idade Média e eram usados para marcar horas específicas de oração. Antes disso, os relógios de sol exibiam as horas sazonais, que têm uma duração variável dependendo da época do ano.
Os relógios de sol também eram usados para controlar as estações. Os antigos gregos usavam um relógio de sol conhecido como hemisfério, que tinha um gnômon dentro de um arco oco. O tamanho da sombra dentro de um hemisfério ajudou os cronometristas a determinar a época exata do ano.
