Funkcje zegara za pomocą podniesionego kawałka metalu, zwanego gnomonem, który znajduje się pośrodku zaznaczonej tarczy. Gnomon rzuca cienie, gdy świeci słońce, a pora dnia zależy od tego, gdzie cień wyląduje na tarczy.
Aby zegar działał prawidłowo, gnomon musi być wyrównany z biegunem północnym. Jednym ze sposobów na osiągnięcie tego jest użycie gwiazdy północnej jako przewodnika. Zegar słoneczny może również wymagać wyrównania w różny sposób w zależności od szerokości geograficznej uwzględniającej różne kąty padania promieni słonecznych na niebie.
Zegary słoneczne były często używane nawet po wynalezieniu mechanicznego zegara. Wcześniejsze mechaniczne zegarki musiały zostać zresetowane, a zegary słoneczne zostały użyte do ustawienia zegarka na dokładny czas. Pierwsze zegary słoneczne, które wykorzystywały godziny o równej długości, zostały wymyślone przez muzułmanów w średniowieczu i były używane do oznaczania konkretnych godzin modlitwy. Przed tymi zegarkami wyświetlane są godziny sezonowe, które mają różną długość w zależności od pory roku.
Zegary słoneczne były również używane do śledzenia pór roku. Starożytni Grecy używali zegara słonecznego znanego jako półkruta, która miała gnomon wewnątrz wydrążonego łuku. Rozmiar cienia wewnątrz półkuli pomógł chronometrze określić dokładny czas w roku.
