真太阳日是以太阳为参照系的地球的自转周期。
由于地球公转的原因，真太阳日并不等于地球自转的恒星周期（恒星日），而是比恒星日约长3分56秒。又由于地球公转轨道是椭圆形的，根据开普勒定律，在近日点的公转速度快于在远日点的公转速度，因此一年之内不同时间的运动并不匀速，所以每个真太阳日的长短也不相等。
我们在生活中通常使用的是平太阳日。
自古以来，地球的运动很自然地给人们提供了计量时间的依据，给出两种天然的时间单位，这就是日和年。“日”是指昼夜更替的周期，古时人们用圭表测日影的方法来测定日的长度，如某天正午太阳位于正南方时，表影最短，从这一时刻起算到第二天正午，太阳再次位于正南，表影最短的时间间隔就是一天，也就是一个真太阳日。
大家都知道地球自转一周为一日。可是，怎么才能确定地球已经转了一圈呢？要回答这个问题，得讲讲恒星日、真太阳日、平太阳日。
连接一个地方正南正北两点所得的直线为子午线，子午线和铅垂线所决定的平面是正南正北方向的子午面。某地天文子午面两次对向同一恒星的时间间隔叫做恒星日，恒星日是以恒星为参考的地球自转周期。
如果把时间单位，定义为某地天文子午面两次对向太阳圆面中心（即太阳圆面中心两次上中天）的时间间隔，则这个时间单位就称作真太阳日，简称真时，也叫视时。它是以太阳为参考的地球自转周期。
恒星日总是比真太阳日要短一些。这是因为地球离恒星非常遥远，远到从恒星上看来，地球似乎是不动的，地球的公转轨道相对于如此遥远的距离已变作一个点了。从这些遥远天体来的光线是平行的，无论地球处于公转轨道上的哪一点，某地子午面两次对向某星的时间间隔都没有变化。比较起来，太阳离地球却近多了，从地球上看，太阳沿黄道自西向东移动，一昼夜差不多移动1度。对于某地子午面来说，当完成一个恒星日后，由于太阳已经移动，地球自转也是自西向东，所以地球必须再转过一个角度，太阳才再次过这个子午面，既完成了一个真太阳日。
恒星日只在天文工作中使用，实际生活中我们所用的“日”是指昼夜更替的周期，显然更接近于真太阳日。根据真太阳日制定的时间系统称为“真太阳时”。
太阳中心相继两次上中天所经历的时间。由于太阳周年视运动的不均匀性，故真太阳日的长度不一样，一年中最长和最短的太阳日约差51秒。