Hi ha diverses classes de goniòmetres segons el tipus de mesura a fer. Els més coneguts són els goniòmetres d’aplicació o de contacte i els de reflexió, tots dos emprats, principalment, per a mesurar l’angle que formen les cares dels cristalls.
Els primers són emprats solament en cristalls de grandària suficient, posant-los en contacte directe amb les cares del cristall. Els segons són d’una gran precisió i funcionen òpticament.
En primer lloc hom projecta un raig de llum sobre una cara del cristall i observa amb una ullera el raig reflectit; a continuació hom fa girar el cristall entorn d’un eix paral·lel a l’aresta formada per les dues cares fins a tornar a observar per la ullera el raig reflectit (la qual cosa vol dir que el lloc ocupat per la cara inicial, abans de la rotació, ara és ocupat per la cara contigua); mesurant, finalment, l’angle girat pel cristall, hom pot calcular l’angle format per ambdues cares.
Els goniòmetres tenen, a més, aplicació en antropologia per a mesurar l’angle facial i la capacitat craniana i per a determinar l’amplitud de moviment d’algunes articulacions, i constitueixen la base d’altres instruments importants, com el teodolit i el sextant, emprats en artilleria, en topografia i en astronomia.