Durch Verschieben der Hälften eines zerschnittenen Objektivs werden Bilder benachbarter Sterne zur Deckung gebracht. Die Größe der Verschiebung ist ein Maß für ihren Winkelabstand. Da dieser sich mit der Bewegung der Erde im All verändert, lassen sich mit dem Heliometer auch astronomische Entfernungen bestimmen.