เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเป็นวงกลมใหญ่ของทรงกลมท้องฟ้า สมมติ บนระนาบเดียวกับเส้นศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วคือโลกโดยนัยแล้ว มันยังเป็นระนาบอ้างอิงในระบบพิกัดเส้นศูนย์สูตร อีกด้วย ^{[ 1 ]}เนื่องจากการเอียง ของแกนโลก เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าจึงเอียงประมาณ 23.44° เมื่อเทียบกับระนาบสุริยวิถี (ระนาบวงโคจรของโลก ) ในปัจจุบัน แต่มีการเปลี่ยนแปลงจากประมาณ 22.0° ถึง 24.5° ในช่วง 5 ล้านปีที่ผ่านมา^{[ 2 ]}อันเป็นผลมาจากวัฏจักร Milankovitchและการรบกวนจากดาวเคราะห์ดวงอื่น

ผู้สังเกตการณ์ที่ยืนอยู่บนเส้นศูนย์สูตรของโลกจะมองเห็นเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเป็นครึ่งวงกลมที่ผ่านจุดสูงสุดซึ่งเป็นจุดที่อยู่เหนือศีรษะโดยตรง เมื่อผู้สังเกตการณ์เคลื่อนที่ไปทางเหนือ (หรือใต้) เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าจะเอียงไปทางขอบฟ้า ฝั่งตรง ข้าม เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าถูกกำหนดให้มีระยะการเข้าถึงที่ไม่มีที่สิ้นสุด (เนื่องจากอยู่บนทรงกลมท้องฟ้า) ดังนั้น ปลายของครึ่งวงกลมจึงตัดกับขอบฟ้าทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตกเสมอ โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของผู้สังเกตการณ์บนโลก ที่ขั้วโลก เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าจะตรงกับขอบฟ้าทางดาราศาสตร์ ที่ละติจูดทั้งหมดเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าจะเป็นส่วนโค้งหรือวงกลมที่สม่ำเสมอ เนื่องจากผู้สังเกตการณ์อยู่ห่างจากระนาบของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเพียงระยะจำกัด แต่ห่างจากขอบของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าเองอย่างไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 3 ]}

วัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าปรากฏเหนือขอบฟ้าจากสถานที่ส่วนใหญ่บนโลก แต่จะขึ้นสูงสุดใกล้เส้นศูนย์สูตร ปัจจุบันเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าผ่านกลุ่มดาว เหล่านี้ : ^{[ 4 ]}

ตลอด ระยะ เวลาหลายพันปี ทิศทางของเส้นศูนย์สูตรของโลก และกลุ่มดาวที่เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าพาดผ่าน จะเปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากการหมุนควงของแกนโลก

วัตถุท้องฟ้าอื่นๆ นอกเหนือจากโลกก็มีเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าที่กำหนดไว้ในลักษณะเดียวกัน^{[ 5 ] [ 6 ]}

• ขั้วโลกเหนือ
• การลดลง
• การหมุนรอบแกนคงที่ (ขั้ว)