При помощи особого дополнительного оптического устройства к зрительной трубе в последней получаются сразу два изображения одной и той же рейки, причем одно изображение смещено относительно другого. Величина смещения зависит от расстояния прибора до рейки, которое и определяется путем измерения величины смещения. В настоящее время применяют следующие конструкции дальномеров двойного изображения: ДНТ и ДНТ-2 (конструкции В. А. Белицына), ДД-2, ДД-3 и ДД-5 (конструкции И. А. Грейма и Г. Г. Никифорова). Дальномеры двойного изображения позволяют определять расстояния с точностью порядка 1:1500—1:3000, поэтому ими можно пользоваться не только при съемке местности, но и при строительных разбивках.