Questo modello meccanico rappresenta la sfera celeste secondo Tolomeo (geocentrismo) ed è costituito da una pesante base circolare in legno, alla quale è assicurata una forcella verticale a quattro braccia che sostiene due cerchi con piani mutuamente perpendicolari: uno fisso e l'altro leggermente ruotabile attorno ad un asse orizzontale. Il cerchio fisso, suddiviso in gradi, rappresenta l'orizzonte e porta incisi il calendario, le costellazioni e i punti cardinali, mentre quello mobile, diviso in gradi di latitudine, rappresenta il cerchio dei meridiani e scorre nel cerchio dell’orizzonte. Nell'utilizzo della sfera armillare il cerchio dei meridiani veniva inclinato rispettando la latitudine del luogo. Sull'asse della forcella è imperniata una struttura sferica di meridiani e paralleli mutuamente perpendicolari. I due meridiani rappresentano i coluri del solstizio e degli equinozi, mentre i paralleli rappresentano la linea equinoziale, i tropici del cancro e capricorno e i circoli polari artico ed antartico. Su questa sfera è vincolata una fascia che rappresenta l’eclittica (apparente traiettoria annuale del sole) il cui piano è inclinato rispetto al piano dell'orizzonte. Sull'eclittica sono stampati i nomi dei mesi e delle costellazioni zodiacali. Il sole è rappresentato da un disco metallico piatto, mentre la terra è collocata in posizione fissa nel centro della sfera