Himmelsekvatorn är en del av ett större system som kallas himlasfären som används som ett koordinatsystem för att lokalisera och beskriva himlaobjekts position. Den himmelska sfären är inte ett fysiskt objekt, utan snarare ett föreställt objekt av oändlig storlek med jorden i centrum. Himmelsekvatorn överensstämmer exakt med jordens ekvator och är i huvudsak en projektion av jordens ekvator på den imaginära himmelssfären.
Idén med en imaginär linje på en imaginär sfär av oändlig storlek på himlen kan vara svår att förstå för många människor. Av denna anledning avbildas representationer av himmelssfären och himmelsekvatorn ofta i undervisningsmaterial som att de har en bestämd storlek, något större än jorden, helt enkelt i illustrationssyfte. Detta skapar perspektivet för en betraktare att se ner på sfären, med jorden i dess centrum. På sfären upptar den himmelska ekvatorn motsvarande väg och position för jordens ekvator.
Jordens rotation gör att himmelssfären ser ut att röra sig, men så är inte fallet. Den är fixerad på plats, men observatören rör sig när jorden roterar. Detta gör att sfären ser ut att rotera en gång var 24:e timme, samma tid som jorden tar för att slutföra en rotation, eller en dag. Den himmelska ekvatorn kommer dock alltid att dyka upp på exakt samma punkt från vilken plats som helst på jorden. Detta beror på att jordens ekvator inte rör sig i förhållande till någon punkt på dess yta, och eftersom den himmelska ekvatorn exakt matchar jordens ekvator så rör den sig inte heller.
Den himmelska ekvatorns position på himlen kommer dock att vara annorlunda beroende på observatörens placering på jordens yta. Den kommer alltid att följa en väg som beskriver en rät linje som förenar två punkter, rakt österut och rakt västerut. När den står vid ekvatorn kommer den att passera direkt ovanför. När observatören rör sig norrut, flyttar linjens mittpunkt söderut. Omvänt, om observatören rör sig söder om ekvatorn, kommer den himmelska ekvatorns väg att se ut att röra sig norrut. Ur perspektivet av någon som står vid någon av de två polerna, följer den himmelska ekvatorn exakt horisonten.
Koordinatsystemet baserat på himmelssfären används både för att lokalisera och kvantifiera objekts position på himlen. Koordinaterna för detta system är baserade på deklination och högeruppstigning. Deklination hänvisar till ett objekts position över eller under himmelsekvatorn och mäts i grader. Höger uppstigning motsvarar ungefär longitud, men använder en specifik punkt på himmelsekvatorn som kallas vårdagjämningen som referenspunkt. Höger uppstigning mäts i timmar, vilket återspeglar den skenbara rotationen av sfären i förhållande till jorden.