简略的观测

地平坐标系统是固定在地球上而不是恒星，所以天体出现在天球上的高度和方位会随着时间，在天球上不停的改变。另一方面，因为基础平面是观测者所在地的地平面，所以相同的天体在相同的时间从不同的位置观察，也会有不同的高度和方位。

地平坐标系在测量天体的出没上非常的好用，当一个天体的高度为0°，就表示他位于地平线上。此时若其高度增加，就代表上升；若高度减少，便是下降。然而天球上所有天体的运动都受到由西向东的周日运动支配，所以与其笨拙的去观察高度是增加或减少，不如改为观察天体的方位更容易来判断是上升或是下降：

当天体的方位在0°～180°之间（北方—东方—南方，亦即子午线之东）是上升。

当天体的方位在180°～360°之间（南方—西方—北方，亦即子午线之西）是下降。

但在下面的特殊位置则例外：

在北极点，因为天顶就是北天极，所有的方向都是南方，所以无法定出方位，但这并不造成问题，因为所有天体的高度无论任何时间都不会改变，即既不升高也不降低，只绕北极星以逆时针转动。（头朝下感觉天星是顺时针转，抬头望天，才看见天星逆时针转）

在南极，地面上所有方向都是北方，也会有与北极相同情况，只是所有星星皆绕天顶的南天极顺时针转动。

在赤道，位于极点的天体会固定不动的永远停留在地平线上的那一个点。（但实际上由于天极很接近地平线，在该处天体未必能直接看到）

需要注意的是：前面所考虑的衹是理论上的几何地平，即不考虑地球大气层对天体位置的影响，让观测者的地平线完全以理想的海平面构成。因为地球有弧度，实际上看见的视地平面会随着观测者的高度增加而降低（出现负值）。另一方面大气层也会将地平线下半度的天体折射到地平线上。

与赤道坐标系的互换

只要知道观测者的地理坐标与时间，就可以将地平坐标转换成赤道坐标，或是反过来将赤道坐标转换成地平坐标。（纬度在北极点是+90°，在赤道是0°，南极点是-90°。）

在数学公式中，以代表方位，代表高度。

以表示赤纬，表示时角。φ为观测者所在地的纬度。

赤道坐标转为地平坐标

有些人或许会试图将最后两个公式相除来加以简化，以消除，而只剩下。但是正切函数不能清楚的区别出象限，例如45°和225°是完全不同的方位，分别指向相对的东北方和西南方。像这种情况，就必须要事先知道哪一个象限的方位角才是需要的方位。如果计算的工作是使用口袋型计算机来执行，那么如果可能的话，最好要避免使用正弦和余弦的反函数，因为他们的极限范围只有180°，而且在±90°与0°和180°的附近精确度很低。好在大部分的工程用计算机都能将直角坐标转换成极坐标（R->P）和将极坐标转换成直角坐标（R->P），可以避开这些问题和提供验算的功能。