航海用六分仪在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上装有活动臂，图中活动臂上端即是指标镜；半反射式地平镜安装在六分仪的左侧（中部，正对望远镜者），地平镜旁边还配有滤光片供测量太阳等明亮天体时使用。测量天体地平高度时，观测者手持六分仪，让望远镜镜筒保持水平，并从望远镜中观察被测天体经地平镜反射所成的像；同时要调节活动臂，使星象落在望远镜中所见的地平线上。这也是地平镜需要用半反射玻璃制造的原因。 　　在天体的象与地平线重合时，该天体高度等于地平镜与指标镜夹角的二倍。通过几何光学中的反射定律，这一点可以很容易地被证明。而根据这一点来恰当地设计圆弧标尺上的刻度，就可以让观测者直接读出天体高度。为提高读数，实际的六分仪活动臂上往往还附有鼓轮和游标尺。六分仪的比较高，能达到10角秒，且轻便易用，所以它能够迅速取代之前操作复杂的星盘，成为在海洋上测量地理坐标的利器，也彻底解决了地确定海上航线这一困扰无数航海家的难题。1769年，库克船长就是在六分仪的帮助下成功抵达塔希提岛观测金星凌日的。 　　使用六分仪测量经纬度的前提条件是当前时间已知。先用六分仪测量出某天体（一般用太阳）上中天时的地平高度，再查阅天文年历了解当天该天体的赤道坐标，只需代入公式： 　　cos z = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos t 　　就可以得出该地的纬度φ。式中z是天体天顶距（90度减去地平高度），δ是天体的赤纬，t是时角，可以由地方恒星时与天体赤经相减得出，恒星时也可以通过简单计算得到。如果是由太阳位置计算地理纬度，更简便的算法是： 　　δ = z + δ 　　当然，更的结果还需要扣除六分仪视差、蒙气差、眼高差、天体的半径差等误差后才能得出。现在某些因子已有专门的改正表可供查阅。 　　至于经度的测量，可以通过比较太阳上中天时地方时（由查阅天文年历得出）与出发地的时间之差得出。 　　六分仪的缺点是受天气的影响较大，不能在阴雨天使用。而制造过程中会无可避免地引入机械误差，这也成了限制六分仪的一个因素。 　　历史上，六分仪除了在航海方面发挥了重大作用外，还曾帮助天文学家编制高星表。而星表的编制也促进了航海的发展，同时还给地理坐标的测量带来了重大进步。 　　另外还有航空用六分仪，结构与航海用六分仪基本相同，但望远镜视野中的地平线由水准线代替。现在也有电子六分仪生产。 　　六分仪有几种变体，其中主要的一种是八分仪，它的历史要比六分仪久远一些。其操作方法与六分仪类似，只是它的扇形框架为八分之一圆周（45度）。