Referansesystem i fysikk er et tenkt, rigid legeme som benyttes til å angi posisjon til andre gjenstander eller punkt. For det formål velger man et koordinatsystem som følger med legemet. Systemet inneholder også standard klokker som antas å gå i takt. Når noe skjer et eller annet sted, kan en observatør på samme sted lese av stedskoordinatene for hendelsen samtidig med at hun kan lese av på sin klokke når den skjedde.

Et inertialsystem er et referansesystem hvor Newtons lover gjelder. For eksempel er et referansesystem som sitter fast på Jordens overflate, en god tilnærmelse til et inertialsystem når man ser bort fra dens rotasjon om sin egen akse. Den skaper små, fiktive krefter som virker på samme måte som gravitasjon og referansesystemet er i virkeligheten ikke-inertielt.

Ifølge Newtons første lov vil alle inertialsystem som beveger seg relativt til hverandre med konstante hastigheter, være inertialsystem. Alle klokker i de forskjellige systemene er også antatt å gå i takt og dermed vise samme tid. Ved bruk av standard målestaver finner man da at geometrien i dette systemet er euklidsk.^[1]

Albert Einstein viste at relativitetsprinsippet som første ble formulert av Galileo Galilei, medfører at lyshastigheten skal være den samme i alle inertialsystem. Dette har som konsekvens at klokkene i forskjellige inertialsystemene strengt tatt ikke går i takt med hverandre og tidspunktene for de samme hendelser må relateres ved den spesielle relativitetsteorien.^[2]

Hvordan fysiske fenomen kan beskrives i ikke-inertielle referansesystem, viste Einstein noe senere i sin generelle relativitetsteori. Klokker på forskjellige steder vil da vanligvis gå i utakt og geometrien er ikke-euklidsk. Disse effektene er i dag innebygd i GPS-systemet for posisjonsbestemmelse på Jorden. På samme måte tillater denne teorien å benytte et referansesystem som omfatter hele Universet og er rammeverket for moderne kosmologi.^[3]