Inercialni prostor je referenčni okvir, na podlagi katerega se meri pospešek ali sprememba gibanja. Znotraj inercialnega referenčnega okvirja predmeti doživljajo stalno relativno gibanje in se zdijo mirni glede na drug drugega; ta določa vztrajnost prostora in služi kot ozadje, na katerem se meri sprememba gibanja predmeta. Rezultate meritev v enem inercialnem okvirju je mogoče pretvoriti v drugega z enostavnim matematičnim izračunom.
Ena od lastnosti inercialnega okvirja je, da vedenje njegovih objektov ni podvrženo silam izven tega referenčnega okvira. V Newtonovi fiziki so nepremične zvezde veljale za inercialni referenčni okvir; zdaj je znano, da zvezde niso fiksne, ampak imajo svoja relativna gibanja v galaksijah, tako kot galaksije v večjih skupinskih strukturah. Uporaba zvezd, kot da njihovo relativno gibanje definira inercialni prostor, prinaša malo napake.
Vrteči se žiroskop brez rotacijskega pospeška bo ohranil svojo orientacijo v inercialnem prostoru; če se vrti s konstantno hitrostjo, bo še naprej kazala v isto smer glede na nepremične zvezde. Spremembe gibanja glede na orientacijo žiroskopa je mogoče izmeriti in podatke uporabiti za izračun hitrosti in položaja. To je osnova za inercialni navigacijski sistem (INS), ki določa hitrost in lokacijo vozila izključno glede na položaj v inercijskem prostoru.
INS običajno sestavljajo senzorji gibanja, kot so žiroskopi in merilniki pospeška, ter računalnik. Sistem dobi začetno hitrost in lokacijo, nato pa iz podatkov senzorja izračuna prihodnji položaj in hitrost v realnem času. Spremembe linearnega in kotnega pospeška se merijo glede na naravnanost žiroskopa na inercialni prostor. Izven svojih začetnih pogojev je INS popolnoma samostojen in ni podvržen motnjam ali drugim motnjam.
Zaradi nakopičene napake pri merjenju in izračunu je INS manj natančen v daljšem časovnem okviru. Ta pomanjkljivost je bila nekoliko izravnana z bolj izpopolnjenimi napravami, kot je žiroskop z optičnimi vlakni, ki se zanaša na učinek Sagnac. V tej vrsti naprav laserji, ki se vrtijo v nasprotni smeri, proizvajajo interferenčni vzorec, iz katerega je mogoče izračunati spremembe kotne hitrosti glede na položaj v inercijskem prostoru.
Na ladjah se žirokompas uporablja za usmerjanje na geografski severni tečaj. Naprava uporablja lastnosti žiroskopa za vzdrževanje fiksne orientacije v inercialnem prostoru in nihala, da ga poravna z Zemljino rotacijsko osjo. Dokler je rotor žiroskopa vzporeden z zemeljsko osjo, ni navora ali kotnega upora zaradi vrtenja Zemlje. Neusklajenost se sama popravlja zaradi sil zaradi vrtenja planetov.