地平日晷與赤道日晷的區別在於其晷麵是水平放置，晷針不再垂直於晷麵，而是呈傾斜狀指向北天極，晷針與晷麵之間的夾角，恰好是北極星的地平高度，也就是當地的地理緯度。同時，晷麵上的刻度也是不均勻的。不少觀眾到北京古觀象台參觀，把陳列在四合院中間的正方案誤認為日晷，大概是沒有注意到地平日晷的特點。
中國日晷的早期曆史尚待研究。目前發現的出土年代最早的日晷是清光緒二十三年（公元1897年）在內蒙古托克托城（即今內蒙古呼和浩特）和1932年在洛陽金村（即古金鏞城）出土的玉盤日晷（玉盤日晷其實是石製品，隻因製品精美，古代則往往稱其為玉）。前者現保存在中國曆史博物館，後者則收藏於加拿大安大略皇家博物館。
玉盤日晷是一塊1尺見方的石板，石板表現平整，中央有一個較大、較深的圓孔，圓孔之外有一半徑近4寸的大圓。圓周上刻有69個淺孔，孔之間的距離相等，共占了圓周的2/3略多，從每個淺孔有一條直線引向圓心深孔。淺孔邊上標有數碼，從1到69，按順時針方向排列。數碼用秦漢之際的小篆書寫。根據出土情況和所刻文字可以斷定為秦漢之際的遺物。據研究，這是一種赤道日晷。這個兩千多年前的日晷，不僅是一件珍貴的文物，而且為我們研究中國日晷的早期曆史，特別是研究從圭表到日晷的演變途徑，提供了珍貴的資料。
漏刻
漏，就是漏壺；刻，就是刻箭；漏刻也叫作銅壺滴漏。在我國古代，漏刻是一種比日晷用途更大的計時儀器，因為它不僅可以用來計時，還可以用來守時，而且不受白天或夜晚、晴天或陰天的限製。史書上關於漏壺的記載，最早見於《周禮‘夏官司馬》，上麵有挈壺氏條，記載了當時漏壺在軍事行動中的重要作用，“凡軍事，懸壺以序聚柝。”也就是說，每當遇到軍事行動，就要用漏壺來定敲梆子的時間，從而對部隊發號施令。
根據史料的記載，漏壺的發展大約經曆了淹箭法一沉箭法一浮箭法這樣一個過程。最早的漏壺，就是一把帶提梁的壺，在壺的底部或下邊留一小孔，壺中放一箭杆，箭杆上刻有刻度，看水退到哪一刻度，就知道是什麼時刻了，這就是淹箭法。由於水對箭杆的附著力，要準確讀出水淹到哪一刻度是困難的，所以後來又發明了沉箭法。人們用一個竹或木的小托子浮在水麵上，這個小托子叫箭舟，再給漏壺加一個蓋，蓋上開一小紮，箭杆從孔中插進去，立在箭舟上，這樣當壺中水滿時，箭杆升得很高。隨著水的流失，箭杆不斷下降，觀測蓋口遮到哪一條刻度線，就可以讀出時間了。沉箭法比淹箭法前進了一步。究竟什麼時候開始使用沉箭法，還沒有找到可靠的史料證明。但是由於古代戰事較多，從軍隊發號令的需求來看，淹箭法是不會使用很長時間。
浮箭法比較前兩種方法要先進得多。使用浮箭法，可以說是漏壺發展史上的一個突破，因為它使刻箭和漏壺脫離開來，成為兩部分，從而解決了沉箭漏本身解決不了的一個大問題，就是流速不均的問題。由於水的流速與水壓有關，當壺中水很滿時，水壓最大，漏水就較快；隨著水位的下降，出水口受到的水壓也越來越小，漏水就較慢；如果箭—在壺中（如沉箭漏），箭杆的下降就會時快時慢，當箭杆上刻度均勻時，實際上反映的時刻就是不均勻的。而這個問題是沉箭漏無法解決的，因為它本身就是靠壺中水位降低來計時的。
浮箭法是用一把壺裝水，水從這把壺中漏出去，稱為漏壺；另用一個容器收集漏下來的水，箭舟放在這個容器中，稱為箭壺；給箭壺加個有孔的蓋，箭從孔中穿過，隨著箭壺中收集的水越來越多；箭舟托著箭杆往上浮，從孔邊就可以讀出刻度數，從而知道時間。這種漏壺叫作浮箭漏。顯而易見，浮箭漏和沉箭漏的刻箭正好是相反的。
把刻箭和漏壺分開，就可以采取措施保持漏壺水麵的穩定，從而大大提高了漏壺計時的準確性。當然，在給漏壺添加水的前後，水壓還是有變化的，但比起沉箭漏來，確實是一個大進步。這種最簡單的漏壺，一直到宋元時代還在使用。
後來人們又發明了2級漏壺，就是在漏壺之上再加一把漏壺，這樣下麵那把壺流出去的水可以隨時得到上麵那把壺裏流下的水的補充，這比起人工添加水更能自然地保持水麵穩定。2級漏壺的出現不晚於東漢，因為張衡的漏水轉渾天儀裏，使用的就是2級漏壺。晉代的記載中有3級漏壺，唐代的製度是4級漏壺。現在保存在北京故宮博物院中的是清乾隆十年（公元1745年）製造的3級漏壺。