Inertiaalinen tila on viitekehys, jota vastaan kiihtyvyyttä tai liikkeen muutosta mitataan. Hitauden viitekehyksen sisällä esineet kokevat jatkuvaa suhteellista liikettä ja näyttävät olevan levossa toisiinsa nähden; tämä määrittää tilan hitauden ja toimii taustana, jota vastaan kohteen liikkeen muutos mitataan. Yhdessä inertiakehyksessä tehtyjen mittausten tulokset voidaan muuntaa toiseksi yksinkertaisella matemaattisella laskennalla.
Yksi inertiakehyksen ominaisuus on, että sen kohteiden käyttäytyminen ei ole alttiina tämän viitekehyksen ulkopuolisille voimille. Newtonin fysiikassa kiinteitä tähtiä pidettiin inertiaalisena vertailukehyksenä; nyt tiedetään, että tähdet eivät ole kiinteitä, vaan niillä on omat suhteelliset liikkeensä galakseissa, samoin kuin galaksit suuremmissa ryhmärakenteissa. Tähtien käyttäminen ikään kuin niiden suhteellinen liike määrittäisi inertia -tilan, aiheuttaa vähän virheitä.
Pyörivä gyroskooppi, jossa ei ole pyörimisnopeutta, säilyttää suunnan inertiatilaan; jos se pyörii vakionopeudella, se osoittaa edelleen samaan suuntaan suhteessa kiinteisiin tähtiin. Liikkeen muutokset suhteessa gyroskoopin suuntautumiseen voidaan mitata ja tietoja voidaan käyttää nopeuden ja sijainnin laskemiseen. Tämä on perusta inertiaaliselle navigointijärjestelmälle (INS), joka määrittää ajoneuvon nopeuden ja sijainnin yksinomaan viittauksesta inertia -tilan asemaan.
INS koostuu tyypillisesti liikeantureista, kuten gyroskoopeista ja kiihtyvyysmittareista, sekä tietokoneesta. Järjestelmä saa alkunopeutensa ja sijaintinsa ja laskee sitten tulevaisuuden sijainnin ja nopeuden reaaliajassa anturitiedoista. Muutokset lineaarisessa ja kulmakiihtyvyydessä mitataan suhteessa gyroskoopin kohdistumiseen inertiatilaan. Alkuperäisten olosuhteiden lisäksi INS on täysin itsenäinen, eikä se altistu häiriöille tai muille häiriöille.
Mittauksista ja laskutoimituksista kertynyt virhe tekee INS: stä vähemmän tarkan pidemmän ajanjakson aikana. Tätä puutetta on kompensoinut jonkin verran kehittyneemmät laitteet, kuten Sagnac -ilmiöön perustuva kuituoptinen gyroskooppi. Tämän tyyppisessä laitteessa vastakkain pyörivät laserit tuottavat häiriökuvion, josta voidaan laskea kulmanopeuden muutokset suhteessa inertia-tilan asemaan.
Aluksilla gyrokompassia käytetään osoittamaan maantieteelliselle pohjoisnavalle. Laite käyttää gyroskoopin ominaisuuksia ylläpitääkseen kiinteän suunnan inertia -tilaan ja heilurin sen kohdistamiseksi Maan pyörimisakseliin. Niin kauan kuin gyroskoopin roottori on yhdensuuntainen maan akselin kanssa, maan pyörimisestä ei aiheudu vääntömomenttia tai kulmavastusta. Virheellinen suuntautuminen korjaa itsensä planeettapyörimisen aiheuttamista voimista.