水平仪的水准管是由玻璃制成，水准管内壁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。水准管内壁曲率半径越大，分辨率就越高，曲率半径越小，分辨率越低，因此水准管曲率半径决定了水平仪的精度。 水平仪主要用于检验各种机床和工件的平面度、直线度、垂直度及设备安装的水平位置等。特别是在测垂直度时，磁性水平仪可以吸咐在垂直工作面上，不用人工扶持，减轻了劳动强度，避免了人体热量辐射带给水平仪的测量误差。
水平仪底面及侧面长度均为200mm的直角形结构，精度一般为（0.02-0.025）mm/m，若用户有特殊要求，可单独定制。 水平仪调零结构有独特之处，较常规结构相比：1.调零容易。2.调整后，零位不易变动。如图1所示。水平仪底V型槽面绕芯轴转动5时，若气泡移动，可通过调整螺钉2来达到要求，该项在出厂时已调整好，一般不变。
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。
水平仪是以水准器作为测量和读数元件的一种量具。水准器是一个密封的玻璃管，内表面的纵断面为具有一定曲率半径的圆弧面。水准器的玻璃管内装有粘滞系数较小的液体，如酒精、乙醚及其混合体等,没有液体的部分通常叫作水准气泡。玻璃管内表面纵断面的曲率半径与分度值之间存在着一定的关系,根据这一关系即可测出被测平面的倾斜度。
水平仪刻度值用角度（秒）或斜率来表示，它的含义是以气泡偏移一格工作倾斜的角度表示，或以气泡偏移一格工作表面在一米长度上倾斜的高度表示。由于水平仪的使用倾角 很小，所以tg ，如tg4 4 弧度=0.02mm/1000mm，测量时使水平仪工作面紧贴被测表面，待气泡稳定后方可读数。 如需测量长度为L的实际倾斜值则可通过下式进行计算。 实际倾斜值=标称分度值 L 偏差格数；例如：标称分度值为0.02mm/m，L=200mm，偏差格数为2格，则
实际倾斜值=0.02/1000*200*2=0.008mm。 为避免由于水平仪零位不准而引起的测量误差，因此在使用前必须对水平仪零位进行检查或调整。
水平仪零位检查和调整方法，将被校水平仪放在大致水平的平板上，紧靠定位块，待气泡稳定后以气泡的一端读数为a1，然后将水平仪调转180方位，准确地放在原位置，按照第一次读数的一边记下气泡另一端的读数为a2，两次读数差的一半则为零位误差，即 =(a1-a2)/2格。如果零位误差超赤许可范围，则需调整零位机构，反复调整螺钉1即可达到要求。