La description d'un mouvement dépend avant tout du choix du référentiel. Un référentiel peut être fixe ou en mouvement. Par exemple, pour un cycliste se déplaçant le long d'une route, un observateur placé sur le trottoir et un autre dans un véhicule en mouvement avec la même vitesse que le cycliste pourraient fournir des descriptions différentes du mouvement du cycliste. Le choix du référentiel influence la perception de la trajectoire et de la vitesse de l'objet considéré.

La trajectoire est un élément clé pour décrire un mouvement. Elle peut être rectiligne, circulaire, parabolique ou quelconque. Par exemple, la trajectoire d'un objet en chute libre est généralement rectiligne si l'on néglige les forces de frottement de l'air. À l'inverse, la trajectoire d'une planète autour du soleil est elliptique, ce qui nécessite une analyse plus complexe sous le cadre des lois de la gravitation. Connaître la trajectoire permet d'anticiper la position future de l'objet.

La vitesse et l'accélération sont des quantités vectorielles qui décrivent quantitativement un mouvement. La vitesse est la dérivée de la position par rapport au temps, tandis que l'accélération est la dérivée de la vitesse. La vitesse d'un objet peut être constante, comme dans un mouvement rectiligne uniforme, ou varier, menant à une accélération. L'accélération peut être positive ou négative (décélération), et son étude permet de comprendre les changements de vitesse des objets en mouvement.

Les lois de Newton fournissent une base fondamentale pour la description et l'analyse du mouvement. La première loi, ou principe d'inertie, stipule qu'un corps reste en état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si aucune force extérieure ne lui est appliquée. La deuxième loi relie la force appliquée à un objet, sa masse et l'accélération résultante par la formule F=ma. Enfin, la troisième loi de Newton énonce que pour toute action, il existe une réaction égale et opposée. Ces lois permettent de prédire le mouvement d'un objet si les forces en jeu sont connues.