在物理學中，重力加速度是物體在真空中自由落體的加速度（因此沒有阻力）。 這是完全由引力引起的速度的穩定增加。 無論物體的質量或成分如何，所有物體在真空中都以相同的速度加速； 這些速率的測量和分析被稱為重力測量法。

在地表某一固定點，地球引力的大小是由萬有引力和地球自轉產生的離心力共同作用的結果。 在地球表面的不同點，自由落體加速度范圍為 9.764 至 9.834 米/秒（32.03 至 32.26 英尺/秒），具體取決于海拔高度、緯度和經度。 常規標準值精確定義為 9.80665 m/s2 (32.1740 ft/s2)。 與該值有顯著差異的位置稱為重力異常。 這沒有考慮其他影響，例如浮力或阻力。

牛頓萬有引力定律指出，任何兩個質量之間都存在引力，每個質量的大小都相等，并且對齊以將兩個質量拉向彼此。

其中 m 1 {\\displaystyle m_{1}} 和 m 2 {\\displaystyle m_{2}} 是任意兩個質量，G {\\displaystyle G} 是引力常數，r {\\displaystyle r} 是 兩個點狀質量之間的距離。

使用高斯定律的積分形式，這個公式可以擴展到任何一對物體，其中一個比另一個大得多——就像一個行星相對于任何人規模的人工制品。 行星之間以及行星與太陽之間的距離（數量級）大于太陽和行星的大小。 因此，太陽和行星都可以被視為質點，同樣的公式也適用于行星運動。 （由于行星和天然衛星形成質量相當的對，因此距離“r”是從每對公共質心開始測量的，而不是行星中心之間的直接總距離。）

如果一個質量比另一個大得多，則可以方便地將其作為觀測參考并將其定義為由下式給出的大小和方向的引力場源

其中 M {\\displaystyle M} 是場源的質量（較大），而 r ^ {\\displaystyle \\mathbf {\\hat {r}} } 是從場源指向樣本的單位向量 （較小的）質量。 負號表示該力具有吸引力（指向后方，指向源頭）。

這里的 g {\\displaystyle \\mathbf {g} } 是采樣質量 m {\\displaystyle m} 在引力源的吸引下所承受的無摩擦自由落體加速度。它是一個指向場源的矢量 ，以加速度單位測量的幅度。 重力加速度矢量僅取決于場源 M {\\displaystyle M} 的質量以及到樣本質量 m {\\displaystyle m} 的距離 \'r\'。 它不依賴于小樣本質量的大小。

該模型表示與大質量物體相關的遠場重力加速度。 當物體的尺寸與感興趣的距離相比并非微不足道時，疊加原理可用于微分質量，假設整個物體的密度分布，以獲得更詳細的近場重力加速度模型。 對于在軌衛星，遠場模型足以粗略計算高度與周期的關系，但無法精確估計多軌道后的未來位置。

更詳細的模型包括（除其他外）地球赤道處的凸起，以及月球的不規則質量集中（由于流星撞擊）。 2002 年發射的重力恢復和氣候實驗 (GRACE) 任務包括兩個探測器，綽號湯姆和杰瑞，在繞地球的極地軌道上測量兩個探測器之間的距離差異，以便更精確地確定地球周圍的重力場 ，并跟蹤隨時間發生的變化。 同樣，2011 年至 2012 年的重力恢復和內部實驗室任務包括在繞月極地軌道上的兩個探測器（潮起潮落），以更精確地確定未來導航目的的引力場，并推斷有關月球的信息 身體化妝。