Ziemia wykonuje pełen obrót wokół swojej osi w ciągu 23 h 56 min. 4 s. Jest to doba gwiazdowa, gdyż wyznaczona została na podstawie czasu, jaki mija pomiędzy kolejnymi górowaniami gwiazdy. Doba słoneczna, wyznaczona na podstawie czasu od jednego do następnego górowania Słońca, trwa nieco dłużej, średnio 24 godziny1. Oś obrotu Ziemi nachylona jest do płaszczyzny orbity pod kątem 66°33′. W czasie pełnego obrotu wokół osi wszystkie miejsca na kuli ziemskiej (poza biegunami2) zakreślają okrąg w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Prędkość kątowa poruszających się punktów na powierzchni Ziemi jest stała i wynosi w przybliżeniu 157h, natomiast prędkość liniowa zmienia się od około 1666 km/h na równiku do zera na biegunach. Ziemia wykonuje obrót z zachodu na wschód, tj. w prawo, gdy patrzy się z bieguna północnego. Jest to kierunek nadany w momencie tworzenia się Układu Słonecznego.