정남일구는 세종19년(1437)에 창제한 해시계로서 시간과 절기를 알 수 있다. 남북 기둥을 잇는 사유환 축은 지구의 자전축인 하늘의 북극 방향과 일치하도록 되어 있고, 북쪽 기둥을 통과한 축 끝에 추를 달아 수평을 잡도록 하였다.
지평환에는 24방위와 절기가 표시되어 있다. 사유환의 양 측면에는 주천도분(365 1/4눈금)이 새겨져 있어 정오에 태양의 남중고도를 측정할 수 있도록 하였다. 사유환 안쪽에는 직거(直距)가 있고, 그 안에 규형을 움직여 태양 광선을 시반면(時盤面)에 받도록 하였다. 시반면에는 시각선과 절기선이 그려져 있어 해가 떠서 질 때까지의 시간과 절기(24氣)를 측정할 수 있고, 일년동안 해가 뜨고 지는 시간을 알 수 있었다.
세종대 제작한 정남일구는 현존하는 것이 없고, 야외전시를 위해서 문헌에 기록된 치수의 3배로 확대하여 복원한 것이다.