Un teodolito es un dispositivo para medir ángulos horizontales y verticales. El teodolito tradicional consiste en un instrumento de observación que se puede girar horizontal y verticalmente, y dos placas circulares calibradas, colocadas para medir la cantidad de rotación horizontal o vertical en grados. Al apuntar el instrumento de observación, que puede ser un telescopio, a un objeto, es posible medir sus ángulos horizontal y vertical en relación con puntos de referencia adecuados. Normalmente, estos serían el norte verdadero para los ángulos horizontales y el horizonte para los ángulos verticales. Los teodolitos se han utilizado en navegación y astronomía y hoy en día se emplean con mayor frecuencia en topografía, ya sea para edificación y construcción o en estudios geográficos.
Cuando se usa para levantamientos geográficos, un teodolito puede ayudar a determinar la distancia y la altura de una característica, por ejemplo, una colina o montaña. Al medir el ángulo horizontal, en relación con el norte verdadero, de la entidad desde dos ubicaciones diferentes separadas por una distancia conocida, la distancia se puede calcular mediante trigonometría. Una vez que se conoce la distancia, la altura se puede determinar de la misma manera midiendo el ángulo vertical de la característica con respecto al horizonte.
Es difícil identificar con precisión la fecha en la que se construyó el primer teodolito, ya que a lo largo de la historia se han introducido una variedad de dispositivos que tienen diferentes grados de semejanza con un teodolito moderno. El registro más antiguo de un dispositivo de este tipo data de alrededor del 150 a. C. en la antigua Grecia; se llamaba dioptra y tenía dos placas de metal que se podían girar horizontal y verticalmente, junto con un método de nivelación que incluía tubos que contenían agua. Se utilizó para observaciones astronómicas. El término «teodolito» apareció por primera vez en 1571 cuando el matemático inglés Leonard Digges describió un instrumento para medir ángulos llamado «teolodito»; sin embargo, parece que solo midió ángulos horizontales. En 1653, William Leybourn, un topógrafo y autor inglés, proporcionó una descripción detallada de un teodolito que podía medir ángulos tanto horizontal como verticalmente e incorporaba una brújula y una mira.
Los teodolitos modernos funcionan con los mismos principios que sus predecesores, pero con mejoras en precisión y portabilidad. Tienen miras telescópicas y pueden medir ángulos con una precisión de hasta una décima de segundo de arco. Un teodolito electrónico a menudo incorpora un dispositivo de infrarrojos para medir distancias y puede tener un procesador y software para realizar cálculos y almacenar resultados internamente o descargarlos a una computadora portátil o PC. Este tipo de sistema a veces se denomina «estación total».