Höjdvinkeln är måttet på vinkeln som bildas av horisontalplanet där en observatör befinner sig och ett föremål ovanför horisontalplanet. Observatören står vid vinkelns spets. Skärningen av vinkelns strålar med den vertikala linjen från objektet till horisontalplanet bildar en rätvinklig triangel. Det finns ett antal sätt att bestämma denna vinkel, givet en känd höjd och avstånd, och enheter som sextanter kan användas för att mäta vinkeln. Givet en känd höjdvinkel är det möjligt att bestämma höjden och avståndet för det observerade objektet.
Om observatören befinner sig direkt under objektet vars höjdvinkel mäts är vinkeln 90 grader. Ett föremål på samma horisontalplan som betraktaren har en höjd på noll grader. Måttet på höjdvinkeln kan falla var som helst mellan dessa två värden.
Även om sextanten är det verktyg som traditionellt används för att mäta höjdvinkeln för himmelska objekt för navigationsändamål, kan den användas för att bestämma höjdvinkeln för vilket objekt som helst. För att använda en sextant, håller betraktaren verktyget upp till ett öga och pekar det mot det upphöjda föremålet. Gradmarkeringar på sextanten indikerar vinkeln som bildas av observatörens horisontella plan och den skärande strålen som pekar mot det upphöjda föremålet.
De geometriska och matematiska begreppen förknippade med räta trianglar kan användas för att bestämma okända värden på avstånd och vinkel, och enkel trigonometri kan användas för att lösa okända värden så länge som minst två är kända. Om objektets höjd och avståndet mellan observatören är känt, kan höjdvinkeln bestämmas genom att hitta vinkelns tangent – förhållandet mellan höjd och avstånd. Om vinkeln och antingen höjden eller avståndet är kända, kan det okända bestämmas på samma sätt. Det är också möjligt att bestämma höjdvinkeln när endast ett känt värde ges, även om detta kräver användning av mer avancerade trigonometriska begrepp.