Sur la surface du globe terrestre, la position d'un point est repérée par deux valeurs : la latitude et la longitude. Cela est reporté dans les atlas et sur les cartes. Par exemple, Paris a pour latitude : 48° Nord et pour longitude : 2° Est (deux degrés est). La longitude d'un point est l'angle que fait le demi-plan passant par le méridien de ce point avec le plan du méridien-origine (le méridien de Greenwich). Cet angle est compté positivement vers l'est, négativement vers l'ouest. Ainsi l'expression +15 (ou encore simplement 15) indique une longitude vers l'est et -15 indique une longitude vers l'ouest. En effet, certains logiciels de calcul de directions ne distinguent l'ouest de l'est que par la mention du signe négatif (-).

Le globe terrestre pivote sur lui-même d'ouest en est et autour de l'axe des pôles. Cet axe traverse la Terre depuis le pôle Nord (au milieu de l'océan Arctique) jusqu'au pôle Sud (au milieu de l'immense continent antarctique qui possède une altitude élevée ).

À partir de ces deux pôles, on coupe la Terre en quartiers d'orange. Chaque ligne de séparation s'appelle un méridien. Plus exactement un méridien est un demi-cercle, qui est la trace sur le globe d'un demi-plan délimité par l'axe des pôles. L'angle entre deux méridiens est l'angle entre les deux demi-plans qui les définissent (voir figure).

Pour mieux se situer sur la Terre, on fixe de manière arbitraire un méridien, et on mesure les angles par rapport à ce méridien. Pour des raisons historiques, le méridien-origine est celui de Greenwich, un quartier de Londres baignant la Tamise et disposant d'un important observatoire astronomique. Chaque méridien fait un angle avec le méridien de Greenwich. On compte les angles de 0 à 180° Est si les méridiens sont à l'est de Greenwich ; de 0 à 180° Ouest s'ils sont à l'ouest de Greenwich.

Le méridien de Greenwich part du pôle Nord, traverse l'océan Arctique, la mer de Norvège, la mer du Nord et passe par Greenwich, au Royaume-Uni. Mais il traverse aussi la Manche et arrive en France à la commune de Villers sur mer (on peut marcher dessus, sur la plage !) et continue droit vers le sud, passe à Tarbes, puis traverse l'Espagne, coupe la Méditerranée, passe au large de Valence et d'Alicante, parvient en Afrique au niveau de Mostaganem en Algérie , traverse tout le Sahara, passe à Gao sur le fleuve Niger au Mali, parcourt le Burkina Faso, puis le Ghana et se poursuit dans le golfe de Guinée à partir du port de Tema, à l'est d'Accra. Il atteint alors le point de latitude 0°, situé à l'ouest du Gabon. Il se poursuit ensuite droit vers le sud à travers l'océan Atlantique, jusqu'au continent antarctique sur lequel il parcourt environ 2 000 km à travers la terre de la Reine Maud avant de se terminer au pôle Sud.

Pour des raisons de prestige et d'orgueil, le roi Louis XIV de France voulut aussi son méridien : il fît édifier l'Observatoire de Paris en 1666 et décida que le méridien de Paris passerait rigoureusement au centre du bâtiment. Il y est matérialisé par une somptueuse ligne de cuivre bordée de marbre sculpté. À l'extérieur, des médaillons portant le nom d'Arago jalonnent le tracé du Méridien dans Paris. Il est donc facile de trouver le nord et le sud de la capitale : comme le petit Poucet, il suffit de suivre les médaillons. Si on poursuit sur mille kilomètres, on traverse toute la France de Dunkerque à Perpignan, sur environ 8,5° de latitude.

Pour mesurer la longitude d'un point il faut calculer la différence entre l'heure du point et l'heure du méridien-origine au même moment. De cette différence se déduit l'angle de longitude.

Si au point considéré il est 14 heures et que sur le méridien- origine il est 12 heures (midi), la différence est de deux heures. Or la Terre tourne sur elle même en 24 heures. Elle fait donc une rotation de 360° d'angle en 24 heures. Pour une heure la rotation est donc de 360/24 c'est-à-dire 15°. Donc en deux heures le point s'est déplacé de 15 × 2 c’est-à-dire 30°. La longitude sera donc de 30°. Et un degré de déplacement longitudinal vaut une durée de 4 minutes : 60/15 = 4.

Les principaux méridiens indiquant la longitude sont au nombre de 360 : soit un par degré d'angle. Ils sont répartis à raison de 180 à l'est et 180 à l'ouest du méridien-origine.

Le méridien 180° Est est confondu avec le méridien 180° Ouest. Après avoir coupé l'extrémité orientale de la Sibérie, ce méridien reste situé essentiellement en mer, dans l'océan Pacifique, passe aux Fidji, puis légèrement à l'est de la Nouvelle-Zélande, atteint le continent Antarctique par la mer de Ross, et court 2 000 km jusqu'au pôle Sud. C'est sur ce méridien particulier qu'est fixée (avec quelques détours) la ligne de changement de date.

En géographie, la longitude s'exprime en degrés, minutes et secondes d'arc. Parfois, la longitude peut être exprimée en grades. Neuf degrés valent dix grades.

Les premières mesures très scientifiques de méridien furent faites par des chercheurs français (d'abord par l'abbé Picard, plus tard par Maupertuis et Bouguer, puis à nouveau par Delambre et Méchain). Sous la Révolution française, les savants décidèrent qu'il n'y aurait plus jamais « deux poids, deux mesures », ainsi tout le monde aurait les mêmes droits et tous les commerçants auraient les mêmes unités de mesure. Donc, pour tous les temps et pour tous les hommes, on décida que la circonférence méridienne ferait par définition 40 000 000 m. Ensuite, la définition du mètre fut changée mais on ne se trompe pas beaucoup si on dit que la Terre a comme circonférence méridienne 40 000 km.

Si on se trompe en mer de longitude, on risque de s'écraser de nuit sur le rivage des côtes bretonnes ou de Grande-Bretagne. La Grande Armada espagnole du puissant roi Philippe II qui allait attaquer l'Angleterre se trouva ainsi prise par la tempête et drossée sur les rochers en 1588. Les marins britanniques furent plus adroits et battirent cette « Invincible Armada ».

Tout au long du XVIIIe siècle, on chercha à trouver une solution : sur terre, il suffisait de mesurer le même événement céleste de deux points et de se donner la date d'observation. Peyresc fut le premier à le faire. Mais en mer, il fallait un bon chronomètre de marine, qui permettait de conserver l'heure du méridien-origine. John Harrisson (1693-1776) fut le premier à y réussir en 1736 et en fut richement récompensé : les navires de Grande-Bretagne pouvaient enfin entrer au port, sans trop de danger. Ainsi de grands navigateurs britanniques, tel James Cook (1728-1779), sillonnèrent toutes les mers du globe.