基於物體運動的慣性現象，採用陀螺儀、加速度表等慣性儀錶測量和確定導彈運動參數，控制導彈飛向目標的一種制導系統。導彈上的電腦根據發射瞬間彈的位置、速度、慣性儀錶的輸出和給定的目標位置，即時形成姿態控制、發動機關機等制導指令，傳輸給執行機構，控制導彈命中目標。根據力學原理，加速度表測得的是導彈視加速度ω，它與導彈的加速度ɑ 滿足導航方程：
ɑ =ω+ɡ
<式中ɡ 是地球引力加速度，它是導彈位置的函數，可按一定的引力模型計算。在選定的慣性參考系中實時解算上述導航方程，得出導彈速度和位置的計算，稱為導航計算。因為每個加速度表隻能測得導彈視加速度在其安裝方向上的分量，故采用在空間不同方向安裝的三個加速度表構成一個加速度表組合，測出完整的視加速度矢量ω。
慣性測量裝置按照儀表的組合方式，分為平臺式和捷聯式。平臺式慣性測量裝置，是利用陀螺儀將平臺穩定於慣性空間，加速度表組合固連在平臺上。在制導過程中，加速度表組合與慣性參考系間的角度關系保持不變，因而導航計算簡單。平臺隔離彈體的角運動和振動，能使加速度表在較好的環境裡工作，並具有初始對準容易實現等優點。因此，平臺式慣性測量裝置為地地彈道導彈所廣泛采用。捷聯式慣性測量裝置，是將加速度表組合固連在彈體上，因而加速度表組合與慣性參考系間的角度隨彈體姿態變化而變化。采用陀螺儀作為角位移或角速度傳感器，測出或算出加速度表組合相對慣性參考系的角度，再用計算機將加速度表組合的測量值轉換到慣性參考系。捷聯式導航計算較復雜，儀表受彈體振動影響較大，但具有設備簡單、可靠性高、采用冗餘技術容易等優點。因此，隨著微型計算機的發展，越來越受到重視。
慣性制導的最大優點是不受無線電幹擾，因而為世界各國彈道導彈所采用。彈道導彈慣性制導，按導引規律和關機條件，可分為攝動制導和閉路制導。攝動制導亦稱開路制導，是指導彈在整個主動段按照固定的時間程序控制飛行，由於導彈結構偏差和外部幹擾等因素的作用，使導彈偏離預定的標準彈道，需要通過導引使其偏差限制在小偏差范圍內。導彈的落點偏差（射程偏差、橫向偏差），可分別寫成關機點參數偏差的臺勞級數。由於射程偏差隨時間的變化率，遠遠大於橫向偏差隨時間的變化率，故取“射程偏差為零”作為關機條件而導出關機方程；取“落點橫向偏差最小”和“關機點參數偏差最小”作為導引的性能指標導出導引方程，通過計算分別給出導引指令和關機指令。攝動制導具有計算簡單、實現容易等優點，但當幹擾大時，制導誤差增大。閉路制導是一種狀態反饋最優制導，導彈在大氣層內按固定程序控制，出大氣層開始閉路導引，它是由目標的位置和導彈的實時狀態（位置和速度），通過解析計算形成最優姿態控制指令，並連續地傳給執行機構而實現導引的。計算機連續進行計算，當導彈的實際速度達到能命中目標所需要的速度時，發出關機指令。閉路制導不依賴於標準彈道，而且精度高，射擊諸元計算簡單，它適用於機動發射導彈和多彈頭分導，但彈上計算復雜。
影響采用慣性制導的彈道導彈命中精度的主要因素是慣性儀表誤差，要提高命中精度，首先須不斷改善和提高儀表的精度，並對其系統誤差進行修正。同時還須不斷完善制導方案，在系統設計上盡量采用冗餘技術，並利用天文、地形地圖匹配等外界信息來提高制導精度。