定義
牛頓運動定律在其中能嚴格成立的參考系，簡稱慣性系。相對于慣性系作勻速直線運動的參考系都是慣性系。天體測量學的基本任務之一就是研究建立慣性參考系的原則和方法。
在天體測量學中，慣性參考系是以基本星表坐标系統的形式來近似實現的。根據1961年國際天文學聯合會決議，目前采用1963年發表的第四基本星表(FK4)的星位和自行的基本系統作為實際使用的慣性參考系。這個星表包括1,535顆均勻分布在天空的目視星等亮于7.5等的恒星（見星等）。它是以赤道面和春分點作為慣性參考系的參考面和參考點的（見天球坐标系）。這種參考系的制定将不得不以一個複雜的太陽系模型或者地球模型作為依據，會受到地球、太陽系以至于銀河系運動的影響。因此，目前還沒有嚴格定義的慣性參考系。上述基本星表系統實際上隻是慣性參考系的一種近似。
發展假設
随着甚長基線幹涉測量技術(見甚長基線幹涉儀)的發展，已有可能提出采用基于河外源（由于它們的距離極其遙遠，而可以忽略其自行）的慣性參考系的建議而不再涉及赤道、黃道或者任何其他動力學上的假設。這樣的慣性參考系有幾何學的和動力學的兩種不同的定義。①幾何學的定義：相對于某些無窮遠的目标來說，參考系坐标軸的方向是固定的；②動力學的定義：在物體空間運動的微分方程式中，并不包括任何由參考系坐标軸帶來的旋轉項。這兩種定義在理論上可以認為是等價的。建立這種參考系唯一的物理假設，是在宇宙的膨脹中不存在橫向的成分。
實際上，這樣的慣性參考系是用一個河外源星表來具體體現的。在編成和采用這樣一個河外源星表以後，就不必參考現有的基本星表坐标系統，但是還必須将現有的基本星表坐标系統同這個慣性參考系有效地聯系起來，并且要不斷地編制出更好的河外源星表，以改進慣性參考系。
