测量误差主要由仪器误差、观测误差和外界环境条件三个方面的影响而产生。下面对水准测量误差的主要来源及其误差大小进行分析，并对测量过程中采取何种借施来避免和减弱这些误差进行研究。
要注意的是，以下诸项分析的误差中，由于误差产生的随机性和误差值的或正或负，其综合影响将会相互抵消一部分。在一般情况下，观测误差是主要误差，测量员要根据误差产生的规律，采取相应的措施，尽可能消除和减弱各种误差的影响，以提高测量精度。
仪器制造加工虽有精度要求，但不可能十分完善。在诸多仪器缺陷的误差中，最主要的是调焦误差。当转动调焦螺旋调焦时，调焦透镜可能产生非直线移动而改变视线位置，便产生调焦误差。这是一个移动调焦透镜的机械结构精度问题，如果望远镜在调焦时视准轴位置发生变动，就不能设想在不同位置的许多条视线都能够与一条固定不变的水准轴平行。因此，这项误差避免和减弱的措施是：尽量使仪器安置于前、后视等距处，后视完毕转向前视时，不必重新调焦。
仪器的旋转轴不严格竖直，可造成后、前视调平水准管气泡的误差。在前、后视读数之前都必须用微倾螺旋将水准管气泡居中，此时望远镜连同水准管必然作上下倾斜的运动。从水准仪的结构分析可知，这个上下倾斜运动的旋转轴是在物镜一端靠近水平微动螺旋之处。如果仪器的旋转轴并非严格竖直，则由后视转向前视并重新调平水准管气泡之后，仪器旋转轴处的望远镜高度将会产生微小的变化，即视准轴的高度发生了变化；也就是说后视的视准轴与前视的视准轴不构成一条直线，而是两条相互平行的线。，这项误差对于一个测站的观测高差而言影响很小，可以忽略；对于一条水准路线的影响如何则要视具体情况而定。一般在圆水准器校正完善的条件下，上述误差呈偶然性的机会多，否则将易于呈系统性影响，对测站数较多的水准路线的观测成果是不利的。
仪器虽经校正，但还会存在一些残余误差，其中主要是水准管轴不平行于视准轴的误差，即i角校正残余误差。i角对读数的影响与距离成正比，所以前、后视距不能过大i角对高差的影响与前、后视距爵距离差成正比，因此只要观测时注意使前、后视距离大致相等，就可消除或减弱此项误差的影响。
由于水准尺刻划不准确、不均匀，尺长变化、尺面弯曲和尺底零点不准确或尺之底部有磨损等影响，水准尺必须经过检验才能使用。标尺的零点差可在一水准段中使测站为偶数的方法予以消除。
