天顶仪（Zenith telescope），精密测定纬度和纬度变化的仪器。这种仪器用于太尔各特法观测星对中天天顶距之差来测定天文纬度。一般安装在固定台站。它是国际纬度站的主要观测仪器。

天文大地测量仪器，用以测量恒星天顶距(观测地垂线方向与天体视线方向的夹角)微差，从而求得观测地的地理纬度。天顶仪的主要组成部分是固定在地平经装置上的天文望远镜(折射望远镜)，其焦点平面上装有目镜测微器。天顶仪望远镜按天顶距定位时须绕水平轴转动，按方位角定位时须绕垂直轴转动天顶仪上部的安装架。在观测过程中，望远镜天顶距的稳定程度，可通过两个高精度的水准仪进行检查。根据两颗恒星的天顶距之差(加以必要的修正)，可求得观测点(天文点和不同目标)的地理纬度。现代天顶仪测定纬度的精度为士0．10—0．15角秒。

1669年﹐英国胡克首创天顶仪﹐并用它测量天龙座γ星的周年视差﹐现今的天顶仪是考克孙在1900年左右设计的。这种天顶仪有一架能绕水平轴而在子午面内旋转的望远镜﹐其口径主要有110﹑135和 180毫米三种。在望远镜的焦面上有目镜测微器﹐视场约18﹐也有超过1°的。

望远镜指向某一天顶距后可以与水平轴锁紧﹐然后一起绕垂直轴旋转180°。这样﹐望远镜就指向天顶另一侧的同一天顶距处。利用镜筒上的精密水准器可以检测和改正在转轴前后镜筒在天顶距方向的微小变化。天顶仪用目镜测微器观测一颗在天顶以南(或北)过子午圈的恒星﹐然后转轴180°﹐几分钟后再观测天顶以北(或南)过子午圈的另一颗恒星。由于这两颗恒星有相近的天顶距﹐能在同一视场中用目镜测微器测量。这样测得的两星的天顶距差等于两星的赤纬之和减去纬度的二倍。由于两星的赤纬是已知的﹐就可以解算出纬度。

天顶仪的优点是不需要测量难以测准的恒星天顶距(约在0°～30°的范围内)﹐因而避免了天顶距度盘的误差。此外﹐天顶距之差的大气折射改正也较易定准﹐用天顶仪观测一对星所得的纬度均方误差约为±01°～±03°。为了提高观测的精度﹐天顶仪在一夜间往往要观测许多对星。 除目视天顶仪外﹐还有照相天顶仪﹐用以拍摄南北两星的轨迹﹐求出两星的天顶距之差。浮动天顶仪也是一种照相天顶仪﹐它是漂浮在水银槽里的望远镜﹐用水银面保持水平﹐目的是使转轴前后镜筒的天顶距不变。