Оптические теодолиты оснащены оптической визирной трубой. В некоторых моделях считывание показаний осуществляется с вертикального и горизонтального лимба снаружи прибора, в других при помощи дополнительного визира, через который видно показания шкалы вертикального и/или горизонтального лимба. Высокоточные модели могут быть оснащены микрометрами для более точного наведения и считывания.