自由空气重力异常就是对测点的重力值仅作高度校正和正常场校正而得，即：

图1 观测重力值

图2 自由空气重力异常示意图

如图1所示，表示在地球自然表面TT'上A点处进行重力测量，经零点漂移校正后的观测重力值设为。A点在大地水准面HH'上投影处的正常重力值为。自由空气异常意义示意图见图2。由于只作了高度校正，在重力观测值中，地表面到大地水准面间物质的影响仍然存在，因而相当于好像把这层物质都“压缩”到大地水准面上，没有改变地球的实际质量。作正常场校正就相当于从观测重力值中消除密度为正常分布（即等于地壳的平均密度2.67×10^-6克/立方米）的大地椭球体的正常重力值，大地水准面HH'与地壳平均深度平面DD'（即艾里模型中厚度为T的地壳的下界面）间的物质被消除了，而DD'面与莫霍面MM'之间变为密度等于-0.60×10^-6克/立方米的物质。

因此，自由空气异常反映了实际的地球形状和物质分布与大地椭球体的偏差。大范围内负的自由空气异常，说明该区域下方物质的相对亏损，而正的自由空气异常则表明有物质的相对盈余。理论自由空间重力异常和常规的重力异常相比，在平面上它对构造形态刻画的更加合理、准确。