Все современные теодолиты снабжены зрительными трубами с внутренней фокусировкой. Зрительные трубы теодолитов устроены по принципу астрономических труб, дающих обратное и мнимое изображение. Труба состоит из объектива и окуляра. Так как наблюдаемый предмет удален на большое расстояние, то с помощью окуляра наблюдатель видит изображение увеличенным и мнимым. Плоскость, в которой получается изображение предмета, называется фокальной; здесь помещается диафрагма с сеткой нитей. Диафрагма может перемещаться по усмотрению наблюдателя с помощью исправительных винтов сетки нитей. Сетка нитей предназначена для точного и однообразного наведения на визирную цель. В зрительной трубе различают следующие оси: оптическую, геометрическую и визирную. Оптической осью называется прямая, соединяющая оптический центр объектива с оптическим центром окуляра трубы. Геометрической осью называется прямая, проходящая через центры поперечных сечений объективной и окулярной части трубы. Для инженерной практики особое значение имеет визирная ось, проходящая через оптический центр объектива и центр сетки нитей. Следует иметь в виду, что у современных оптических теодолитов, в частности, зрительная труба конструктивно отличается от зрительных труб других теодолитов. Так, сетка нитей у этих теодолитов установлена неподвижно и перекрестно центрирована относительно оптической оси зрительной трубы. Это позволяет обеспечить стабильное положение визирной оси при пере фокусировании зрительной трубы на разно удаленные точки. Зрительная труба теодолита должна давать ясные и правильные изображения предметов. Явление сферической и хроматической аберрации должно быть сведено к минимуму.