水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内是一个具有一定曲率半径的曲面，管内装有液体，当水平仪发生倾斜时，水准管中气泡就向水平仪升高的一端移动，从而确定水平面的位置。
水平仪工作面不允许有凸起现象，其平面度应符合表6—10—54的规定，工作面长度150～200 250～300，平面度偏差 0.003 0.005。
水平仪的结构根据分类不同而有所区别，框式水平仪一般由水平仪主体、横向水准器、绝热手把、主水准器、盖板和零位调整装置等零部件组成，尺式水平仪一般由水平仪主体、盖板、主水准器和零位调整装置等零部件构成。