1985년 보물로 지정되었다. 길이 129cm, 너비 52.2cm, 두께 12.3cm의 화강암[艾石]에 아주 정교한 솜씨로 새겨져 있는데, 위에는 간평일구(簡平日晷), 아래에 혼개일구가 그려져 있다.
위에 있는 간평일구가 지름 43cm의 원으로 처리되어 있는 것과 달리 혼개일구는 지름 46cm의 원으로 구성되어 있다. 이 원 안에는 지름이 서로 다른 13개의 원이 그려져 있는데 그 원들은 중심이 위에서 아래로 이동하면서 크기가 커지는 모양으로 그려져 있다.
제일 위에 영침(影針)을 세웠던 구멍이 있으나 영침은 보존되어 있지 않다. 13개의 원에는 그에 직각으로 교차하는 곡선율이 그어져 있다. 이 장치는 낮과 밤의 시각을 측정해줄 뿐 아니라 그 밖에도 열두가지를 더 수정해주는 것으로 기록되어 있다.
그 이론적인 설명은 남병철(南秉哲)의 ≪의기집설 儀器輯說≫ 하권에 보이는데, 그는 명나라의 이지조(李之藻)가 펴낸 ≪혼개통헌도설 渾蓋通憲圖說≫을 인용하여 이를 소개하고 있다. 이는 중국에 들어왔던 서양식 근대 천문기구들의 영향 아래 제작된 것임을 알 수 있다.
이 해시계의 오른쪽 아래에는 한양에서의 북극높이(出地)가 37도 39분 15초라 기록하여 이것이 조선의 관상감에서 정식으로 만든 것임을 밝히고 있다. 명문의 내용은 “漢陽北極出地三十七度三十九分一十五秒 時憲黃赤大距二十三度二十九分 乾隆五十年乙巳仲秋立(한양북극출지삼십칠도삼십구분십오초 시헌황적대거이십삼도이십구분 건륭오십년을사중추립).”이다. 서울 흥릉의 세종대왕기념관에 소장되어 있다.