地轴的北端始终指向北极星的附近，故地球自转时北极星一直在北方。北极星位于地球地轴的北端，在北斗七星中的天璇与天枢连线的五倍延长线上。因地球的自转，而北极星又处于天球转动的轴上，相对其它恒星静止不动。北极星距地球约433光年，直径约为5200万千米。
因地球围绕着地轴进行自转，而北极星与地轴的北部延长线极为接近，所以夜晚看天空北极星是几乎不动的，且在头顶偏北方向，因此可以指示北方。
虽然在一年四季里，由于地球绕太阳公转，地轴倾斜的方向也发生变化，但是北极星距地球距离远远大于地球公转半径，所以地球公转带来的地轴变化可以忽略不计。于是一年四季里，看到在天空的北极星位置好像都是在正北方不动的，其实只是肉眼观察不到细微的变化，觉得地轴一直指向于北极星。
