非惯性参考系是相对某惯性参考系作非等速直线运动的参考系，又称非惯性坐标系，简称非惯性系。非惯性系中，描述物体的运动规律虽仍可使用牛顿运动定律，但作用在物体上的力，除了外力还要附加牵连惯性力与科氏惯性力，这两个力不服从通常的力的定义，可是在非惯性系中能产生力的效果。物体相对非惯性系处于静止状态时，科氏惯性力为零，只受牵连惯性力的作用，这就是通常所说的惯性力。火箭发射时惯性力与宇航员所受的重力方向一致，航天员处于超重状态；航天器在轨道上运行时惯性力与宇航员所受的重力方向相反、大小相等，航天员处于完全失重状态 。地球有自转和公转，在地球上所观察到的各种力学现象，实际上是非惯性系中的力学问题。

非惯性参考系（非惯性系）就是能够对同一个被观测的对象施加作用力的观测参照框架和附加非线性的坐标系的统称。非惯性系的种类无穷多。在经典力学中，任何一个使得“伽利略相对性原理”失效的参考系都是“非惯性参考系”。例如，一个加速转动的参考系；一个加速振动的参考系；一个随机任意加速运动的参考系；等等。即任何一个使得牛顿第一定律和牛顿第二定律不再成立的参考系。在经典电动力学中，任何一个使得“爱因斯坦相对性原理”失效的参考系，任何一个使得洛仑兹电磁作用力定律F=qE+qv×B，或者麦克斯韦方程组不再成立的参考系都是“非惯性参考系”。