地球在公转过程中,所经过的路线上的每一点,都在同一个平面上,而且构成一个封闭曲线.这种地球在公转过程中所走的封闭曲线,叫做地球轨道.如果我们把地球看成为一个质点的话,那么地球轨道实际上是指地心的公转轨道.
严格地说,地球公转的中位位置不是太阳中心,而是地球和太阳的公共质量中心,不仅地球在绕该公共质量中心在转动,而且太阳也在绕该点在转动.但是,太阳是太阳系的中心天体,地球只不过是太阳系中一颗普通的行星.太阳的质量是地球质量的33万倍,日地的公共质量中心离太阳中心仅450千米.这个距离与约为70万千米的太阳半径相比,实在是微不足道的,与日地1.5亿千米的距离相比,就更小了.所以把地球公转看成是地球绕太阳（中心）的运动,与实际情况是十分接近的.
地球轨道的形状是一个接近正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上.椭圆有半长轴、半短轴和半焦距等要素,分别用a、b、c表示,其中a又是短轴两端对于焦点（F1、F2）的距离.
半焦距与半长轴和平短轴之间存在着这样的关系：
即 c2=a2-b2
半焦距c与半长轴a的比值c/a,是椭圆的偏心率,用e表示,即e=c/a,
偏心率是椭圆形状的一种定量表示,e的数值大于0而小于1.椭圆越接近于圆形,则e的数值就越小,即接近于0；反之,椭圆越扁,e的数值就越大.经过测定,地球轨道的半长轴a为149600000千米,半短轴b为149580000千米.根据这个数据计算出地球轨道的偏心率为：
可见,地球轨道非常接近于圆形.
由于地球轨道是椭圆形的,随着地球的绕日公转,日地之间的距离就不断变化.地球轨道上距太阳最近的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较近的一端,称为近日点.在近代,地球过近日点的日期大约在每年一月初.此时地球距太阳约为147100000千米,通常称为近日距.地球轨道上距太阳最远的一点,即椭圆轨道的长轴距太阳较远的一端,称为远日点.在近代,地球过远日点的日期大约在每年的7月初.此时地球距太阳约为152100000千米,通常称为远日距.近日距和远日距二者的平均值为149600000千米,这就是日地平均距离,即1个天文单位.
根据椭圆周长的计算公式：
L=2πα（1-0.25×e2）
计算出地球轨道的全长是940000000千米.
地球的公转方向与自转方向一致,从黄北极看,是按逆时针方向公转的,即自西向东.这与太阳系内其它行星及多数卫星的公转方向是一致的.
地球公转轨道和方向
太阳周年视运动
地球公转是从太阳的周年视运动中发现的.为了说明太阳的周年视运动,我们首先用一个动点与一个定点的关系来进行分析.
假如,动点A在绕定点B做圆周运动.则在定点B看上去,A点的轨迹是一个圆形,A点的运动方向是逆时针的.这种情况,与从动点A看定点B的运动特征是完全相同的,B点的运动轨迹也是圆形的,运动方向也是逆时针的.但是,A绕B的运动是一种真运动,而B绕A的运动则是一种视运动,它是A绕B运动的一种直观反映.
地球的绕日公转和在地球上的观测者见到的太阳视运动的特点与上述情况相同.尽管实际情况是地球绕日公转,但是作为地球上的观测者,只能感到太阳相对于星空的运动,这种运动的轨迹平面与地球轨道平面是重合的,方向、速度和周期都与地球的相同.太阳相对星空的运动,是一种视运动,称为太阳周年视运动.太阳周年视运动实际上是地球公转在天球上的反映.
地球轨道面和黄赤交角
如前所述,地球在其公转轨道上的每一点都在相同的平面上,这个平面就是地球轨道面.地球轨道面在天球上表现为黄道面,同太阳周年视运动路线所在的平面在同一个平面上.
地球的自转和公转是同时进行的,在天球上,自转表现为天轴和天赤道,公转表现为黄轴和黄道.天赤道在一个平面上,黄道在另外一个平面上,这两个同心的大圆所在的平面构成一个23°26′的夹角,这个夹角叫做黄赤交角.