Die Zielachse oder Ziellinie eines Messfernrohrs ist jene Gerade, mit der terrestrische Punkte oder Himmelskörper bei der Winkelmessung angezielt (anvisiert) werden. Sie fällt bei exakt justiertem Fernrohr in dessen optische Achse. Technisch wird sie durch die Objektivachse und das Fadenkreuz des Okulars realisiert.
Da eine solche Justierung aus mechanischen und thermischen Gründen nie völlig unverändert bleibt, wird die Zielachse de facto durch zwei Punkte definiert:
Für den Beobachter am Fernrohr weist die Zielachse zu jenem Punkt der Umgebung bzw. auf der Sphäre (Himmelskugel), auf den sich das Fadenkreuz bei exakter Fokussierung (Scharfstellung) projiziert.
Damit ein Theodolit oder Tachymeter exakte Ergebnisse liefert, müssen folgende Bedingungen annähernd erfüllt sein:
Zur Justierung bzw. rechnerischen Elimination dieser Einflüsse siehe Instrumentenfehler.