Vật hay hệ vật mà ta quy ước là đứng yên khi nghiên cứu chuyển động của một vật khác được gọi là hệ quy chiếu.
Với cùng một chuyển động nhưng trong các hệ quy chiếu khác nhau sẽ xảy ra khác nhau.
Ví dụ: xét chuyển động của một điểm M nằm trên vành xe đang chạy, nếu chọn hệ quy chiếu là xe đạp thì ta thấy chuyển động của điểm đó là chuyển động tròn đều, còn nếu hệ quy chiếu là mặt đường thì điểm M sẽ tham gia một chuyển động phức tạp là tổng hợp của hai chuyển động: chuyển động tròn đối với xe và chuyển động thăng của xe đối với mặt đường.
Khi xét một chuyển động cụ thể ta thường chọn hệ quy chiếu sao cho chuyển động được mô tả đơn giản nhất.
Để mô tả các chuyển động trên mặt quả đất, ta thường chọn hệ quy chiếu là quá đất hoặc các vật gắn liền với quả đất.
Ví dụ: khi nghiên cứu chuyển động của quả đạn pháo thì ta chọn hệ quy chiếu là mặt đất hay chính quả pháo.
Khi nghiên cứu chuyển động của các hành tinh thì ở hệ quy chiếu quả đất ta thấy chuyển động của các hành tinh phức tạp đến nỗi trong nhiều thế kỷ các nhà thiên văn không thể nào tìm được các quy luật chuyển động của các hành tinh. Mãi đến đầu thế kỷ 17, nhờ sử dụng hệ quy chiếu mặt trời (hệ quy chiếu Copemic), Kepler mới tìm được quy luật đúng đắn mô tả chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời.
Cần chú ý rằng chuyển động tuy được mô tả khác nhau trong các hệ quy chiếu khác nhau nhưng nếu biết chuyển động tương đối của các hệ quy chiếu đối với nhau thì có thể từ cách mô tả chuyển động trong hệ quy chiếu này có thể suy ra cách mô tả chuyển động trong hệ quy chiếu kia.
Ví dụ: Khi biết chuyển động tròn đều của một điểm trên vành xe đạp và biết chuyển động của xe đạp đối với mặt đường ta có thể mô tả chuyển động của điểm trên vành xe đối với mặt đường.
Vì chuyển động xảy ra trong không gian và theo thời gian nên để mô tả chuyển động trước tiên phải tìm cách định vị vật trong không gian. Muốn vật ta phải đưa thêm vào hệ quy chiếu một hệ toạ độ. Trong Vật lý người ta sử dụng nhiều hệ toạ độ khác nhau như hệ toạ độ Đề-các (Descartes) và hệ toạ độ cầu…
