垂直軸定理（或平面圖形定理）指出平面薄板（即二維物體）關于垂直于薄板平面的軸的慣性矩等于薄板的慣性矩之和 圍繞彼此成直角的兩個軸，在其自己的平面中，在垂直軸通過它的點處彼此相交。

定義垂直軸 x {\displaystyle x} ， y {\displaystyle y} 和 z {\displaystyle z} （它們在原點 O {\displaystyle O} 相交）使得主體位于 x y { displaystyle xy} 平面，而 z {\displaystyle z} 軸垂直于身體的平面。 設 Ix、Iy 和 Iz 分別是關于軸 x、y、z 的慣性矩。

該規則可以與平行軸定理和拉伸規則一起應用，以求出各種形狀的極慣性矩。

如果平面物體具有旋轉對稱性，使得 I x {\displaystyle I_{x}} 和 I y {\displaystyle I_{y}} 相等，則垂直軸定理提供有用的關系

在笛卡爾坐標系下，平面體關于 z {\displaystyle z} 軸的慣性矩

在平面上，z = 0 {\displaystyle z=0} ，因此這兩項分別是關于 x {\displaystyle x} 和 y {\displaystyle y} 軸的慣性矩，給出垂直軸定理 .這個定理的逆也類似推導出來。

因此對于y軸旋轉，點距旋轉軸的偏差距離等于 它的 x 坐標。