El ecuador celeste es parte de un sistema más grande llamado esfera celeste que se utiliza como sistema de coordenadas para ubicar y describir la posición de los objetos celestes. La esfera celeste no es un objeto físico, sino uno imaginado de tamaño infinito con la Tierra en su centro. El ecuador celeste se corresponde exactamente con el ecuador de la Tierra y es esencialmente una proyección del ecuador de la Tierra sobre la esfera celeste imaginaria.
La idea de una línea imaginaria en una esfera imaginaria de tamaño infinito en el cielo puede ser difícil de comprender para muchas personas. Por esta razón, las representaciones de la esfera celeste y el ecuador celeste a menudo se representan en los materiales de enseñanza con un tamaño establecido, algo más grande que la Tierra, simplemente con el propósito de ilustrar. Esto crea la perspectiva de un espectador de mirar hacia abajo en la esfera, con la Tierra en su centro. En la esfera, el ecuador celeste ocupa la trayectoria y la posición correspondientes del ecuador de la Tierra.
La rotación de la Tierra hace que la esfera celeste parezca moverse, pero este no es el caso. Está fijo en su lugar, pero el observador se mueve a medida que gira la Tierra. Esto hace que la esfera parezca girar una vez cada 24 horas, el mismo tiempo que tarda la Tierra en completar una rotación o un día. Sin embargo, el ecuador celeste siempre aparecerá exactamente en el mismo punto desde cualquier lugar de la tierra. Esto se debe a que el ecuador de la Tierra no se mueve en relación con ningún punto de su superficie, y como el ecuador celeste coincide exactamente con el ecuador de la Tierra, tampoco se mueve.
Sin embargo, la posición del ecuador celeste en el cielo será diferente, dependiendo de la ubicación del observador en la superficie de la Tierra. Siempre seguirá un camino que describe una línea recta que une dos puntos, hacia el este y hacia el oeste. Al estar de pie en el ecuador, pasará directamente por encima. A medida que el observador se mueve hacia el norte, el punto central de la línea se mueve hacia el sur. Por el contrario, si el observador se mueve al sur del ecuador, la trayectoria del ecuador celeste parecerá moverse hacia el norte. Desde la perspectiva de alguien que se encuentra en cualquiera de los dos polos, el ecuador celeste sigue exactamente el horizonte.
El sistema de coordenadas basado en la esfera celeste se utiliza tanto para localizar como para cuantificar la posición de los objetos en el cielo. Las coordenadas de este sistema se basan en declinación y ascensión recta. La declinación se refiere a la posición de un objeto por encima o por debajo del ecuador celeste y se mide en grados. La ascensión recta corresponde aproximadamente a la longitud, pero utiliza un punto específico en el ecuador celeste llamado equinoccio vernal como punto de referencia. La ascensión recta se mide en horas, reflejando la aparente rotación de la esfera en relación con la Tierra.