Theo Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton, tương tác hấp dẫn của Trái Đất cùng với lực ly tâm do sự xoay của Trái Đất tạo ra trọng trường Trái Đất, tác động lên các vật thể và dẫn đến các vật thể có trọng lượng. Khái quát Trái Đất là khối gồm các lớp với mật độ làm trơn theo lớp, thì trọng trường ứng với nó được gọi là trường bình thường. Mặt đẳng thế ứng với mực nước biển trung bình (MSL, Mean sea level) gọi là geoid, tức là trên đại dương mặt geoid trùng với mặt nước biển yên tĩnh với giả định không có thủy triều và sóng.

Geoid là cơ sở để lập ra ellipsoid quy chiếu hay hình cầu dẹt của Trái Đất, là nền tảng trong môn trắc địa để lập ra bản đồ địa hình trên Trái Đất.

Đơn vị đo trọng trường là gal, được định nghĩa bằng 1 cm/s2.

Sự khác nhau của mật độ đất đá trong các phần của vỏ trái đất dẫn đến trọng lực ở vị trí cụ thể là khác nhau. Đo trọng lực và trừ đi phần trường bình thường, sẽ thu được trường dị thường trọng lực, hoàn toàn đặc trưng cho khối vật liệu đó. Nó tương ứng với lực hấp dẫn của khối vật liệu có mật độ nào đó trừ đi phần mật độ “bình thường”, và được gọi là mật độ dư. Mật độ dư âm dẫn tới dị thường âm, tức là trọng trường ở đó nhỏ hơn trường bình thường.

Các dị thường rộng lớn liên quan đến đối tượng nằm sâu hay trải rộng, gọi là dị thường khu vực (Regional). Các dị thường chiếm diện tích nhỏ hơn là dị thường địa phương (Local), và nhỏ nữa - dị thường cục bộ, có nguồn gốc nằm nông.

Các biến thiên

Các biến thiên chính liên quan đến lực hấp dẫn của mặt trời, mặt trăng, và có dáng điệu như thủy triều.