A diferencia del día solar, medido entre dos tránsitos sucesivos del Sol por el horizonte, el día sidéreo toma como referencia a las estrellas fijas, es decir, aquellas que por estar suficientemente lejanas no presentan movimiento aparente.

El día sidéreo es unos 4 minutos -exactamente 4,09- más corto que el día solar, debido al movimiento de traslación de la Tierra en torno al Sol, que provoca un pequeño desplazamiento diario del firmamento.

El día sidéreo es utilizado por los astrónomos, pero no tiene aplicación práctica en la vida cotidiana.