利用一根表投出的日影方向和長度以測定真太陽時的儀器。“晷”字的古義是太陽的影子。漢代以及後來很長的時期內把圭表測得的太陽影長也稱為“日晷”。大約元、明以後才把測天體的方位以定時刻的儀器稱為“晷”。明末以後，作為測時器名稱的“日晷”才流行於世。中國日晷起源於圭表。日中時，表影指向正北的暫態為正午，即當地真太陽時十二時正。《史記·司馬穰苴列傳》中有“立表下漏”的記載，可見遠在春秋時代就用表來測定時刻瞭。但用這種方法一天裏隻有一次機會得到讀數，因此它隻能用於校正正漏刻的快慢。後來發明瞭把時角坐標網通過表頂投影到一個平面上，這樣白天無論何時都能從太陽的影子來得到時刻讀數。這種儀器就是日晷。日晷的部件包括一根表（稱為晷針）和刻有時刻線的晷面。
日晷按晷面安置的方向可以分為地平日晷、赤道日晷、立晷（晷面平行卯酉面）、斜晷（晷面置於任何其他方向）等。晷面也可以制成半球面形，晷針頂點處於球心，就是球面日晷。如果在晷面上按當地的地理緯度和節氣刻制13條節氣晷線（冬至夏至各一條，其餘每兩個節氣用一條），則從表影的方向和尖端的位置可以測定節氣和時刻，這種日晷叫節氣日晷。
漢玉盤日晷
中國日晷的早期歷史尚不清楚。十九世紀末和二十世紀初先後在內蒙、洛陽等地發現瞭幾塊秦漢時代的石板。在正方形的平面上刻有大小兩個同心圓。大圓上每隔1/100圓弧的地方刻有一個淺孔，共69孔。每孔向內刻有一條輻射線，到小圓周為止。圓心刻有一略大的深孔。這種石刻合於中國古代把一天分為100刻的時刻制度，所以有些人認為它是一種日晷。但是，它們是地平日晷還是赤道日晷，一直有不同意見。也有人認為它們可能不是日晷，而是一種置於地平面上，用來測定方向或方位角的儀器，不過可以用作正午的漏刻校正器罷瞭。
第一個明確可靠的日晷記載是《隋書·天文志》所載隋開皇十四年（公元594年）鄜州司馬袁充發明的短影平儀。這是一種地平日晷，晷面圓周均分為12辰。圓心立表。袁充測定瞭不同節氣裡太陽走過一辰所需的時間，載列為表。但因每個時辰的時間長度相差懸殊，未被後人采納。
關於赤道日晷，據清代梅文鼎說，他傢鄉安徽宣城有一具唐制日晷，但並無其他文獻佐證。明確的記載初見於南宋曾敏行《獨醒雜志》卷二，其中說到他的族人曾瞻民（字南仲）發明瞭“晷影圖”。所述結構和後世赤道日晷基本相同，不過晷面是木制的。後世改用石質晷面，金屬晷針，以求經久，稱為員石欹晷。今北京故宮等處還保存有一些清代制造的石質赤道日晷。
元代郭守敬創制的仰儀，兼有球面日晷的作用。後來朝鮮、日本制作的仰釜日晷則把仰儀中心的璇璣板等取消，改成尖頂的晷針，成為純粹的球面日晷。
節氣日晷以及其他各種形式的立晷、斜晷等大概都是明末來華的歐洲耶酥會士傳入中國的，或由中國學者學習剛傳入的歐幾裡得幾何學之後自己再創作的。明末天啟年間（公元1621～1627年）陸仲玉著有《日月星晷式》一書，介紹瞭各種類型日晷的制作法，並涉及測星、月用的星晷和月晷。