L'astrolabio classico è costituito da un cannocchiale che può ruotare in un piano orizzontale. Un prisma equilatero di quarzo è collocato di fronte all'obbiettivo dell'astrolabio in modo che una sua faccia sia normale all'asse ottico del telescopio e le altre due siano inclinate sull'orizzonte di 30°. Sotto al prisma è collocata una bacinella di mercurio, la cui superficie riflettente fornisce un orizzonte artificiale.
Lo strumento fornisce due immagini di una stella avente un'altezza prossima a 60°, una tramite riflessione su una faccia del prisma, l'altra dopo riflessione sulla superficie di mercurio, seguita da riflessione sull'altra faccia inclinata del prisma.
Variando l'altezza della stella per effetto del moto apparente del cielo, le due immagini (reale e virtuale) si muovono nel campo del cannocchiale, l'una scendendo e l'altra salendo, sovrapponendosi nel momento in cui l'altezza apparente della stella è 60°. Se si ruota lo strumento in modo che la sovrapposizione avvenga al centro del crocicchio di fili del cannocchiale è possibile determinare l'azimut e l'istante del passaggio della stella all'almucantarat avente h = 60°. Questi due dati permettono di ottenere le coordinate della stella, se sono note la latitudine l del luogo ed il tempo t, oppure di determinare l e t osservando una stella le cui coordinate sono ben determinate.
Andrè Danjon ha perfezionato l'astrolabio classico grazie ad opportuni rinvii ottici risulta di forma molto compatta. È dotato di un micrometro impersonale ed è inoltre aumentata la precisione della misura, essendo possibile registrare una ventina di tempi anziché un solo valore. Il micrometro di Danjon permette anche di rimuove la causa di possibili errori dovuti al fatto che i due fasci provenienti dal prisma non seguono lo stesso cammino ottico. La parte centrale del micrometro è un prisma di Wollaston doppio e simmetrico, il quale può essere messo in moto lungo l'asse ottico dello strumento grazie a un motore la cui velocità può essere regolata in funzione dell'azimut della stella.