Điều kiện cần và đủ để điểm O là tâm mặt cầu đi qua ba đỉnh A, B, C của một tam giác là OA = OB = OC. Mà OA = OB khi O thuộc mặt phẳng trung trực của AB; OB = OC khi O thuộc mặt phẳng trung trực của BC. Vì A, B, C không thắng hàng nên hai mặt phẳng trung trực đó cắt nhau theo giao tuyến △.
Vậy tâm của mặt cầu nằm trên △, với A vuông góc với mặt phẳng (ABC) tại tâm đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Đường thẳng △ được gọi là trục của tam giác ABC đó cũng là tập hợp phải tìm.