圭表的计时原理是影子的变化规律。在平地上直立一根竿子观察影子的变化，并测量表影的长度和方向，即可知道时辰。后来，人们发现正午时的表影总是投向正北方向，就把石板制成的尺子平铺在地面上，刻上刻度，与立表垂直，尺子的一头连着表基，另一头则伸向正北方向。正午时表影投在石板上，就能读出表影的长度值。

圭表是我国古代度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。很早以前，人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子，这些影子的变化有一定的规律。通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。

圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期，作为指导汉族劳动人民农事活动的重要依据。将表影的长度以一年为周期标在一个圆上，圆心为表的立点，形成的图就是中心不为零的太极图，进行消除零半径的中心点，形成的太极图就是常见的二十四节气太极图。

圭表是中国古代观测天象的仪器。在不同季节，太阳的出没方位和正午高度不同，并有周期变化的规律。于露天将圭平置于表北面，根据圭上表影，测量、比较和标定日影的周日、周年变化，可以定方向、测时间、求出周年常数、划分季节和制定历法。