On appelle jour solaire vrai l'intervalle de temps qui sépare deux passages consécutifs du Soleil au méridien du lieu.
Or, le jour solaire n'est pas constant, il varie au cours de l'année (voir plus de détails en Approfondissement).
Il a donc été défini un soleil moyen, qui passe au méridien toutes les 24 heures exactement.
L'équation du temps est alors la différence entre le temps solaire moyen et le temps solaire vrai.
Elle peut donc être soit positive, soit négative.

Remarque : Attention : en Angleterre et aux Etats-Unis, l'équation du temps est définie comme différence entre temps solaire vrai et temps solaire moyen, elle est donc l'opposée de la nôtre.

Dès 1551 des tables permettaient le calcul de l'équation du temps en utilisant le modèle de Copernic. Huygens utilisait l'équation du temps en 1650, et John Flamsteed publia des tables en 1672. Cette "équation" est donnée soit sous forme de tables, soit sous forme d'une courbe (voir Activités).