Der Sextant misst den Winkel zwischen zwei Dingen, die man gleichzeitig sieht: meist ein Gestirn und die Kimm, also die sichtbare Linie zwischen Meer und Himmel. Durch das klare Glas des Horizontspiegels blickt man geradeaus auf die Kimm. Gleichzeitig wirft der Indexspiegel das Licht der Sonne auf die verspiegelte Hälfte des Horizontspiegels und von dort ins Fernrohr.
Der Indexspiegel sitzt auf der drehbaren Alhidade. Stehen beide Spiegel parallel, zeigen beide Hälften dasselbe Bild. Dreht man die Alhidade um den Winkel α, wird der Lichtstrahl um 2α abgelenkt. Das ist das Gesetz der doppelten Spiegelung.
Höhe des Gestirns = 2 × Drehwinkel der Alhidade
Deshalb reicht ein Bogen von 60°, ein Sechstel des Kreises (lateinisch sextans), um Winkel bis 120° zu messen. Der Gradbogen ist gleich doppelt beschriftet: Jeder halbe Grad Drehung trägt die Zahl eines ganzen Grades.
Der zweite Vorteil ist noch wichtiger: Weil beide Bilder durch dieselben Spiegel laufen, bleibt die Sonne auf der Kimm stehen, auch wenn das Schiff rollt. Ein Schwanken des ganzen Instruments verschiebt beide Bilder gemeinsam. Erst dadurch wurde auf einem schwankenden Deck eine Messung auf Bogenminuten möglich.