被用来精密测量恆星的位置，或是简化望远镜的建造，也可以两者兼顾。传统的天顶望远镜，也称为天顶筒，採用强固的地平式架台，并装有水平调整螺钉。附属的望远镜架台对角度的测量有极高的灵敏度，望远镜的目镜是配有测微尺的测微目镜。它们是用于天文上的纬度测定，和与天顶的微小差异测量。其它类型的天顶望远镜包括伦敦大火纪念碑，其中心轴就别有意义的安装了天顶望远镜。一直到80年代初期，高精度（和固定的建筑）的天顶望远镜被用于追踪北极的位置，也就是地球自转轴的位置。电波天文学兴起之后，利用类星体的测量也可以量测地球的自转