Không vệ tinh, không radio, không tín hiệu bên ngoài. Hệ thống định vị quán tính theo dõi vị trí bằng cách đo gia tốc và độ quay từ các cảm biến trên xe, tích hợp các phép đo đó theo thời gian để ước tính quãng đường xe đã đi được.

Con quay hồi chuyển theo dõi hướng. Gia tốc kế theo dõi sự thay đổi vận tốc. Kết hợp cả hai sẽ cho ta bức tranh đầy đủ về chuyển động trong không gian ba chiều. Độ chính xác giảm dần theo thời gian, vì vậy hầu hết các hệ thống đều cập nhật bằng GPS hoặc các nguồn tham chiếu khác.

Trong trường hợp INS quan trọng

• Tàu ngầm không thể nổi lên mặt nước để định vị vệ tinh.
• Máy bay vượt đại dương trước khi GPS ra đời.
• Tên lửa yêu cầu hệ thống dẫn đường chống nhiễu.
• Tàu vũ trụ hoạt động ngoài phạm vi phủ sóng vệ tinh.

Các con quay hồi chuyển laser vòng và sợi quang hiện đại đã thay thế các thiết kế khối lượng quay. Chúng không có bộ phận chuyển động, tuổi thọ cao hơn và chịu được rung động mạnh hơn.