惯性传感器包括加速度计和陀螺仪。加速度计测量比力（非引力加速度），陀螺仪测量角速率，它们的测量过程不需要外部参照。同时，需要借助外部参照的测量装置不属于惯性传感器。大多数加速度计仅测量单个轴向的比力，大多数陀螺仪也只测量绕一个轴向的转动角速率。
一个惯性测量单元（inertial measurement unit , IMU）包含多个加速度计和陀螺仪，通常是3个陀螺仪和3个加速度计，安装在三个正交轴向上，以实现三维的比力和角速率测量。根据实际需要，有时会安装更少的惯性传感器来实现一维或二维的测量，称这种少于6个传感器的IMU 称为非完整IMU；或安装更多的惯性传感器来提升容错率和减小误差。一个IMU通常还会包含一个IMU处理器来进行量纲转换、误差补偿、数据检查、通信等工作，以及一个温度传感器来辅助修正不同温度下的误差。
