Güneş saati, işaretli bir kadranın ortasında bulunan ve gnomon adı verilen yükseltilmiş bir metal parçası kullanılarak çalışır. Gnomon güneş tarafından aydınlatıldığında gölgeler atıyor ve günün saati gölgenin kadran üzerine düştüğü yer tarafından belirleniyor.
Güneş saatinin düzgün çalışması için gnomon'un Kuzey Kutbu ile aynı hizada olması gerekir. Bunu başarmanın bir yolu, Kuzey Yıldızı rehber olarak kullanmaktır. Bir güneş saati, gökyüzünde güneşin değişen açılarını hesaba katan enlemlere bağlı olarak farklı şekilde hizalanması gerekebilir.
Güneş saatleri genellikle mekanik saatin icadından sonra bile kullanıldı. Erken mekanik saatlerin sıfırlanması gerekiyordu ve saatleri doğru bir zamana ayarlamak için güneş saatleri kullanıldı. Saatlerce eşit uzunluktaki ilk güneş saatleri Müslümanlar tarafından Ortaçağ'da icat edildi ve belirli saatlerde namaz kılmaları için kullanıldı. Bu güneş saatlerinden önce, yılın saatine bağlı olarak değişken uzunluktaki mevsimsel saatler gösterildi.
Güneş saatleri, mevsimleri takip etmek için de kullanıldı. Eski Yunanlılar, içi boş bir yayın içinde gnomon bulunan bir hemispherium olarak bilinen bir güneş saati kullandı. Bir hemispherium içindeki gölgenin büyüklüğü, zaman hakemlerinin yılın tam zamanını belirlemesine yardımcı oldu.
