对于三维空间中任意一参考点o与以此参考点为原点的直角坐标系o-xyz，一个刚体的惯性张量可以表示为3×3对称矩阵：

式中矩阵的对角元素（；不等于）分别为绕x轴、y轴、z轴的转动惯量，也称惯性矩；非对角元（；不等于）为惯性积。若选取某一坐标系使得惯性积全部为0（这样的坐标系称为主惯性轴坐标系），则对角元素称为主惯性矩。

地球惯性张量是地球转动惯性大小的度量，是大地测量学和天文学的基本地球参数，反映地球的实际形状和质量分布。研究地球惯性张量有助于了解地球形状，也有助于了解地球的密度分布及分层结构。

通常，用符号C表示最大的极主惯性矩，用A和B分别表示较小的和较大的赤道主惯性矩。极主惯性矩C对应的主惯性轴又常称为地球的形状轴，它与地球的自转轴非常接近，两者夹角不超过0.5角秒。

已发布多系列高精度重力场模型（如EIGEN-GL05C和EGM2008），由此可精确确定地球惯量张量。此外，时变重力场模型还提供了低阶球谐系数的变化，从而能够确定时变地球惯量张量，在地球科学领域有重要应用。