Trong hệ quy chiếu quán tính, định luật Niu-tơn thứ nhất được phát biểu như sau :Nếu tổng hợp lực tác dụng lên một vật bằng không thì khối tâm của nó tiếp tục
trạng thái chuyển động như cũ. Như vậy, một vật ban đầu nằm yên thì sẽ vẫn nằm yên nếu như tổng hợp lực tác dụng lên nó bằng không và nếu vật đang chuyển động sẽ chuyển vẫn chuyển động với vận tốc cũ, theo hướng cũ. Điều ngược lại cũng xảy ra: Nếu ta thấy một vật chuyển động với vận tốc không đổi theo một đường thẳng thì hợp lực tác dụng lên vật bằng 0.
Định luật I Niu-tơn không phải được nghiệm đúng trong mọi hệ qui chiếu. Hãy xét hai hệ quy chiếu chuyển động tương đối với nhau với một gia tốc nào đó. Nếu một vật đứng yên trong hệ quy chiếu này thì chắc chắn sẽ chuyển động có gia tốc đối với hệ quy chiếu kia. Định luật I Niu-tơn được nghiệm đúng trong hệ quy chiếu quán tính. Người ta còn gọi định luật này là định luật quán tính.
Có vô số hệ quy chiếu quán tính. Chẳng hạn một hệ quy chiếu chuyển động thẳng đều so với một hệ quy chiếu quán tính nào đó cũng là một hệ quy chiếu quán tính. Thực nghiệm xác định được rằng hệ quy chiếu có tâm trùng với Mặt Trời và các trục hướng về phía các ngôi sao đã được chọn một cách phù hợp là một hệ quy chiếu quán tính. Nếu một hệ quy chiếu bất kì chuyển động thẳng đều so với hệ quy chiếu trên thì sẽ là một hệ quy chiếu quán tính.
Trái Đất của chúng ta, ngoài chuyển động tự quay quanh trục của nó còn chuyển động xung quanh Mặt Trời với quỹ đạo có dạng elip. Do đó hệ quy chiếu gắn với Trái Đất sẽ chuyển động với một gia tốc nào đó đối với hệ quy chiếu gắn với Mặt Trời. Vì vậy, hệ quy chiếu gắn với Trái Đất không là hệ quy chiếu quán
tính. Tuy nhiên, gia tốc của hệ quy chiếu gắn với Trái Đất đối với hệ quy chiếu gắn với Mặt Trời là rất nhỏ. Trong một số trường, hợp hệ quy chiếu gắn với mặt Đất vẫn được xem là hệ quy chiếu quán tính.