慣性矩，也稱為剛體的質量慣性矩、角質量、第二質量矩，或更準確地說，轉動慣量，是確定繞旋轉軸的所需角加速度所需扭矩的量 ，類似于質量如何決定所需加速度所需的力。 轉動慣量是一個標準的機械量。 這取決于身體的質量分布和所選的軸，力矩越大，需要越大的扭矩來改變身體的旋轉速度。

這是一個廣泛的（附加的）屬性：對于點質量，慣性矩只是質量乘以到旋轉軸的垂直距離的平方。 剛性復合系統的慣性矩是其組件子系統的慣性矩之和（全部圍繞同一軸）。 其最簡單的定義是相對于與軸的距離的質量二次矩。

對于被迫在平面內旋轉的物體，只有它們繞垂直于平面的軸的慣性矩（標量值）才重要。 對于在三個維度上自由旋轉的物體，它們的力矩可以用對稱的 3 × 3 矩陣來描述，該矩陣具有一組相互垂直的主軸，對于該矩陣，該矩陣是對角線的，并且繞軸的扭矩彼此獨立。

當物體繞軸自由旋轉時，必須施加扭矩以改變其角動量。 引起任何給定角加速度（角速度的變化率）所需的扭矩量與身體的慣性矩成正比。 慣性矩可以用 SI 單位的千克米平方 (kg·m2) 和英制或美制單位的磅-英尺·秒平方 (lbf·ft·s2) 表示。

慣性矩在旋轉動力學中的作用與質量（慣性）在線性動力學中的作用相同——兩者都表征了物體對其運動變化的抵抗力。 慣性矩取決于質量圍繞旋轉軸的分布方式，并且會根據所選軸而變化。 對于點狀質量，關于某個軸的慣性矩由 m r 2 {\displaystyle mr{2}} 給出，其中 r {\displaystyle r} 是點到軸的距離，m { \displaystyle m} 是質量。 對于一個擴展的剛體，慣性矩就是所有小質量塊乘以它們到旋轉軸的距離的平方的總和。 對于規則形狀和均勻密度的擴展物體，這種求和有時會產生一個簡單的表達式，該表達式取決于物體的尺寸、形狀和總質量。

1673 年，克里斯蒂安·惠更斯 (Christiaan Huygens) 在研究懸掛在樞軸上的物體（稱為復擺）的振蕩時引入了該參數。 慣性矩一詞由萊昂哈德·歐拉于 1765 年在他的著作 Theoria motus corporum solidorum seu rigidorum 中引入，并被納入歐拉第二定律。

復擺的固有振動頻率是通過重力施加在擺質量上的扭矩與由慣性矩定義的加速度阻力之比獲得的。 將此固有頻率與由單質點組成的單擺的固有頻率進行比較，可以得出擴展物體慣性矩的數學公式。

慣性矩也出現在動量、動能和牛頓運動定律中，作為結合其形狀和質量的物理參數。 慣性矩在平面和空間運動中的表現方式有一個有趣的區別。 平面運動有一個定義慣性矩的標量，而對于空間運動，相同的計算會產生一個 3×3 的慣性矩矩陣，稱為慣性矩陣或慣性張量。

旋轉飛輪的慣性矩在機器中用于抵抗施加扭矩的變化，以平滑其旋轉輸出。 飛機關于其縱軸、水平軸和垂直軸的慣性矩決定了機翼、升降舵和方向舵控制面上的轉向力如何影響飛機的橫滾、俯仰和偏航運動。

慣性矩定義為截面質量與參考軸與截面質心之間距離的平方的乘積。

轉動慣量 I 也定義為系統的凈角動量 L 與其繞主軸的角速度 ω 之比，即 I = L ω 。 {\displaystyle I={\frac {L}{\omega }}。}

如果一個系統的角動量是恒定的，那么隨著慣性矩變小，角速度必然增加。 當旋轉的花樣滑冰運動員拉回他們伸出的手臂或潛水員在潛水期間將他們的身體卷曲成折疊位置時，就會發生這種情況。