Deux objets dans l'espace s'attirent mutuellement à cause des forces gravitationnelles créées dans l'espace-temps par leur masse. La magnitude de cette force a été formulée pour la première fois par Isaac Newton, et l'équation

F_g = GMm/r²

est aujourd'hui connue sous le nom de loi de la gravitation universelle de Newton.

La loi de Newton s'applique également aux satellites en orbite autour de la Terre, à la Lune, aux planètes en orbite autour du Soleil, aux étoiles en orbite autour du centre de la galaxie et même aux galaxies en orbite autour d'un centre de gravité commun à l'intérieur d'un amas de galaxies.

L'analyse de la dynamique orbitale nous en dit long sur la nature de l'Univers. Les études orbitales ont révélé des choses comme la masse des planètes et certaines des propriétés des trous noirs, en plus d'avoir soulevé le problème de la mystérieuse « matière noire » dans l'Univers.

Éloigner un objet d'une masse qui l'attire par gravitation requiert de l'énergie.

Le processus consume généralement l'énergie cinétique de l'objet qui s'éloigne d'un corps exerçant une attraction gravitationnelle.

Puisque la force gravitationnelle diminue à raison de 1/r², le besoin d'énergie baisse à mesure que s'accroît la distance de la masse qui attire. On peut observer cet effet dans le graphique de gauche.

L'énergie totale requise pour amener un objet complètement au-delà de l'effet gravitationnel d'une masse qui l'attire s'appelle l'énergie de liaison gravitationnelle.

De deux choses l'une : ou bien une charge utile lancée avec une énergie cinétique moins grande que l'énergie de liaison gravitationnelle retombera sur Terre, ou bien elle se placera en orbite elliptique autour de la Terre (selon la direction du vecteur vitesse).