El geoide es una superficie equipotencial, o plana, del campo de gravedad de la Tierra. Imagine que los océanos pudieran asentarse exclusivamente por la influencia de la gravedad y no les afectaran las fuerzas de las mareas ni de los fenómenos atmosféricos. Además, que se utilizaran túneles para conectar los océanos, de forma que el agua se pudiera desplazar libremente. La superficie resultante es una representación del geoide. El geoide es aproximadamente igual al nivel medio del mar (MSL) y, generalmente, difiere del nivel medio del mar local en aproximadamente un metro. Es una forma compleja. La composición de la Tierra afecta al geoide, por lo que puede haber discontinuidades en su pendiente. Esto significa que la superficie es una superficie analítica y no una superficie matemática como un elipsoide. Por lo general, el geoide difiere de un datum geodésico horizontal centrado en la Tierra en menos de 100 metros. Por ejemplo, en el Reino Unido, el geoide y el datum horizontal (OSGB36) difieren en menos de 5 metros.
En la ilustración anterior, la línea verde representa la superficie del geoide. Se curva aproximadamente para seguir la topografía. La línea discontinua representa la superficie del esferoide. La "h" es la altura sobre el esferoide, o elipsoide (HAE). En este caso, la altura es un valor negativo. La ondulación del geoide, "N", es la distancia entre el esferoide y superficie del geoide. La altura ortométrica, "H", se relaciona con la altura del esferoide por:
h = H + N