Le théodolite comprend un bâti fixe, sur lequel repose un limbe horizontal et une alidade mobile autour d'un axe vertical. L'alidade porte la lunette de visée (mobile autour de l'axe des tourillons de l'alidade) et les appareils de lecture du limbe (verniers, microscopes à micromètres ou déviateurs à lame à faces parallèles). On utilise aussi en topographie des théodolites à laser, qui permettent des opérations d'alignement.