Ο αδρανειακός χώρος είναι ένα πλαίσιο αναφοράς έναντι του οποίου μετράται η επιτάχυνση ή η αλλαγή στην κίνηση. Μέσα σε ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς, τα αντικείμενα βιώνουν σταθερή σχετική κίνηση και φαίνεται να βρίσκονται σε ηρεμία σε σχέση μεταξύ τους. Αυτό ορίζει την αδράνεια του χώρου και χρησιμεύει ως το φόντο στο οποίο μετράται η αλλαγή στην κίνηση ενός αντικειμένου. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων που γίνονται σε ένα αδρανειακό πλαίσιο μπορούν να μετατραπούν σε ένα άλλο με έναν απλό μαθηματικό υπολογισμό.
Μια ιδιότητα ενός αδρανειακού πλαισίου είναι ότι η συμπεριφορά των αντικειμένων του δεν υπόκειται σε δυνάμεις έξω από αυτό το πλαίσιο αναφοράς. Στη Νευτώνεια φυσική, τα σταθερά αστέρια θεωρούνταν αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς. Είναι πλέον γνωστό ότι τα αστέρια δεν είναι σταθερά, αλλά έχουν τις δικές τους σχετικές κινήσεις στους γαλαξίες, όπως και οι γαλαξίες σε δομές μεγαλύτερων ομάδων. Η χρήση των αστεριών σαν η σχετική κίνησή τους να ορίζει έναν αδρανειακό χώρο εισάγει μικρό σφάλμα.
Ένα περιστρεφόμενο γυροσκόπιο χωρίς περιστροφική επιτάχυνση θα διατηρήσει τον προσανατολισμό του στον αδρανειακό χώρο. αν περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα, θα συνεχίσει να δείχνει προς την ίδια κατεύθυνση σε σχέση με τα σταθερά αστέρια. Οι αλλαγές στην κίνηση σε σχέση με τον προσανατολισμό του γυροσκόπιου μπορούν να μετρηθούν και τα δεδομένα να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της ταχύτητας και της θέσης. Αυτή είναι η βάση για ένα σύστημα αδρανειακής πλοήγησης (INS), το οποίο καθορίζει την ταχύτητα και τη θέση ενός οχήματος αποκλειστικά με αναφορά σε μια θέση στον αδρανειακό χώρο.
Ένα INS αποτελείται συνήθως από αισθητήρες κίνησης, όπως γυροσκόπια και επιταχυνσιόμετρα, και έναν υπολογιστή. Το σύστημα λαμβάνει την αρχική του ταχύτητα και θέση και, στη συνέχεια, υπολογίζει τη μελλοντική θέση και την ταχύτητα σε πραγματικό χρόνο από τα δεδομένα του αισθητήρα. Οι αλλαγές στη γραμμική και γωνιακή επιτάχυνση μετρώνται σε σχέση με την ευθυγράμμιση του γυροσκόπιου με τον αδρανειακό χώρο. Πέρα από τις αρχικές του συνθήκες, ένα INS είναι εντελώς αυτόνομο και δεν υπόκειται σε εμπλοκές ή άλλες παρεμβολές.
Τα συσσωρευμένα σφάλματα από τη μέτρηση και τους υπολογισμούς τείνουν να κάνουν ένα INS λιγότερο ακριβές σε ένα εκτεταμένο χρονικό πλαίσιο. Αυτή η έλλειψη έχει αντισταθμιστεί κάπως από πιο εξελιγμένες συσκευές όπως το γυροσκόπιο οπτικών ινών, το οποίο βασίζεται στο φαινόμενο Sagnac. Σε αυτόν τον τύπο συσκευής, τα αντίθετα περιστρεφόμενα λέιζερ παράγουν ένα σχέδιο παρεμβολής από το οποίο μπορούν να υπολογιστούν οι αλλαγές στη γωνιακή ταχύτητα σε σχέση με μια θέση στον αδρανειακό χώρο.
Στα πλοία, μια γυροσκοπική πυξίδα χρησιμοποιείται για να δείχνει προς τον γεωγραφικό Βόρειο Πόλο. Η συσκευή χρησιμοποιεί τις ιδιότητες ενός γυροσκόπιου για να διατηρεί σταθερό προσανατολισμό στον αδρανειακό χώρο και ενός εκκρεμούς για να το ευθυγραμμίσει με τον περιστροφικό άξονα της Γης. Όσο ο ρότορας του γυροσκόπιου είναι παράλληλος με τον άξονα της Γης, δεν υπάρχει ροπή ή γωνιακή αντίσταση από την περιστροφή της Γης. Η κακή ευθυγράμμιση αυτοδιορθώνεται από δυνάμεις που οφείλονται στην περιστροφή των πλανητών.