Die Hauptfunktionen eines Theodoliten sind Winkelmessung und räumliche Positionierung, was ihn zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der grundlegenden Vermessung und Ingenieurvermessung macht.
Es kann horizontale und vertikale Winkel messen. Beim Anvisieren eines Zielpunkts durch das Teleskop misst die horizontale Drehung den horizontalen Winkel und die vertikale Drehung den Höhenwinkel und erhält so die Richtungsinformationen des Ziels im Raum. Dies ist die grundlegendste Messfunktion eines Theodoliten.
Es kann bei der Bestimmung der Ebenenkoordinaten und der Höhe von Punkten hilfreich sein. Anhand der Koordinaten bekannter Basispunkte oder Kontrollpunkte, kombiniert mit Winkelmessergebnissen und durch die Prinzipien der trigonometrischen Nivellierung oder der Ebenenkoordinatenberechnung kann die genaue Position eines Zielpunkts bestimmt werden, was Vermessung und Absteckung, Gebäudepositionierung oder topografische Kartierung ermöglicht.
Moderne elektronische Theodolite oder Totalstationen verfügen zusätzlich über Datenaufzeichnungs-, Digitalanzeige- und Berechnungsfunktionen. Sie können Winkeldaten automatisch speichern, Koordinatenergebnisse ausgeben und die Verbindung mit Computern oder Vermessungssoftware unterstützen, wodurch die Messeffizienz und die Genauigkeit der Datenverarbeitung verbessert werden.

