Die Messtrommel zur Steigerung der Ablesegenauigkeit wird auch Nonius genannt, dem entsprechend gilt auch die Bezeichnung Nonius-Sextant. Der Name Sextant resultiert aus dem Sechstel-Kreis, dem der Instrumentenkörper entspricht. Durch das Spiegelprinzip sind deshalb Winkelmessungen bis 120° möglich. Die wesentlichen Bauteile des Sextanten sind der Instrumentenkörper, meistens aus Messing, seltener aus Aluminium oder Kunststoff, der drehbare Zeigerarm oder Alhidade mit Messtrommel, der bewegliche Indexspiegel, der feste Horizontspiegel, das Fernrohr, der Gradbogen oder Limbus mit Gradeinteilung und Blendgläser oder Schattengläser zur Beobachtung der Sonne. Um den Winkel zwischen Gestirn und Kimm messen zu können, müssen beide Objekte in Deckung gebracht werden. Dazu wird mittels der Alhidade der Indexspiegel so lange gedreht, bis das gespiegelte Bild des Himmelskörpers im Horizontspiegel sichtbar wird. Sterne werden mit der Kimm direkt in Berührung gebracht, bei größeren Objekten wie Sonne und Mond wird entweder der Oberrand oder der Unterrand des Gestirns auf die Kimm gesetzt. Für eine exakte Messung ist dabei die lotrechte Haltung des Sextanten erforderlich, eine schräge Haltung würde den Winkel verfälschen.

Die ganzzahligen Grade des eingestellten Winkels werden am Gradbogen abgelesen, die Gradbruchteile in Minuten an der Unterteilung des Nonius. Im Augenblick der Messung muss auch der Zeitpunkt an einer genau gehenden Uhr abgelesen werden. Für die Navigationsberechnung werden an die Winkelmessung noch einige rechnerische Korrekturen angebracht, zum Beispiel Geräteungenauigkeiten wie Indexfehler, Kimmtiefe und Lichtbrechung. Deshalb sollte man auch einen Sextanten so weit wie möglich vor der Benutzung justieren. Sextanten aus seewasserbeständigem Metall wie Messing oder Aluminium bieten höchste Qualitätsfertigung und Genauigkeit, als Übungssextant und im Notfall an Bord ist aber auch ein preisgünstigerer Kunststoff-Sextanten einsetzbar.