Základním pojmem kinematiky, tedy oboru studujícího pohybující se tělesa, je pojem vztažné soustavy. To je těleso nebo soustava vzájemně se nepohybujících těles, vzhledem k nimž určujeme polohu zkoumaného tělesa. Ve vztažné soustavě zavádíme soustavu souřadnic, která každému bodu prostoru přiřazuje trojici reálných čísel. Ta bývá obvykle pravoúhlá.

Dále je důležité určit způsob měření času. K tomu obvykle využíváme periodické fyzikální děje (např. kyvadlo, nepokoj v náramkových hodinkách, kmitání atomů v atomových hodinách apod.). Chod hodin mohou ovlivnit jiné vnější jevy, a proto budeme vždy uvažovat ideální hodiny se zcela přesným a rovnoměrným chodem. Hodiny umístěné v daném bodě nám umožňují bezprostředně určit okamžik (časovou souřadnici) nějakého děje. Pokud však potřebujeme určit okamžiky, v nichž nastaly dva různé děje na vzájemně vzdálených místech, nestačí nám již jedny hodiny. Musíme použít několik hodin se společným začátkem určování času, tj. synchronizovaných hodin. Při dalších úvahách pak předpokládáme, že ve všech bodech, v nichž probíhají sledované děje, jsou rozmístěny synchronizované hodiny.
Synchronizaci provádíme buď přenosem - na jednom místě nastavíme na hodinách stejný čas a pak je přeneseme do různých bodů (vzdálených o d), nebo elektromagnetickým vlněním - od jedněch základních hodin vyšleme elektromagnetické signály šířící se konečnou rychlostí c (rychlost světla ve vakuu), podle nichž seřídíme ostatní vzdálené hodiny (t = t ₀ + d/c).

Při určování délky nějakého předmětu provádíme porovnání s nějakým jednotkovým délkovým normálem (např. tyč o délce 1 m). Přitom vždy uvažujeme ideální délkový normál, tj. normál jenž vlivem vnějšího působení svou délku nemění. Při měření pohybující se tyče považujeme za její délku vzdálenost současných poloh obou jejích konců.

Při mechanickém pohybu těleso mění svoji polohu vůči jiným tělesům tvořícím vztažnou soustavu. Musíme proto vždy, když hovoříme o pohybu či klidu tělesa, udat vztažnou soustavu, vůči níž tento stav určujeme. Proto považujeme pojmy pohyb a klid tělesa za relativní pojmy. Zrovna tak neexistuje absolutní trajektorie tělesa v prostoru, ale vždy jde o relativní pojem. Také rychlost tělesa v či další veličiny jsou relativní. Vztažnou soustavu a s ní spojenou soustavu souřadnic lze volit libovolně, avšak v praxi volíme takovou soustavu, aby studium daného pohybu bylo co nejjednodušší.

Každá událost (např. pád ze židle, vyslání světelného záblesku, spuštění počítače, apod.) nastává v určitém místě prostoru a trvá určitý čas. Ve fyzice zavádíme abstrakcí pojem bodová událost, která nastává v místě o souřadnicích x, y, z a v okamžiku t. Tato čtveřice veličin jednoznačně charakterizuje danou událost a nazýváme ji souřadnice události. Dvě události, které nastaly v dané soustavě souřadnic na stejném místě se nazývají soumístné události. Pokud dvě události nastaly ve zvolené vztažné soustavě v témže okamžiku, pak je nazýváme současné. Oba pojmy jsou opět relativní, neboť záleží na vztažné soustavě, vzhledem k níž je uvažujeme.

Vztažná soustava nebo soustava souřadnic, v níž platí první pohybový zákon (těleso setrvává v klidu nebo v rovnoměrném přímočarém pohybu, není-li nuceno působením jiného tělesa tento stav změnit), se nazývá inerciální (z lat. inertia = setrvačnost). Pohybuje-li se soustava souřadnic K ´ vzhledem k jiné inerciální soustavě souřadnic K rovnoměrně přímočaře, pak soustava K ´ je jistě opět inerciální. Pohybuje-li se zrychleně, je neinerciální. Těleso, na které okolní tělesa nepůsobí silami, nazýváme volné těleso. S jeho pomocí můžeme definovat inerciální soustavu tak, že v inerciální vztažné soustavě je zrychlení volného tělesa nulové. Poměrně dobrou praktickou realizací inerciální soustavy souřadnic je soustava souřadnic spojená s hvězdami - např. heliocentrická.

Při výkladu o speciální teorii relativity se často setkáme s pojmem rychlost světla ve vakuu, kterou budeme brát přibližně rovnu 300 000 km.s^-1, což odpovídá 3.10 ⁸ m.s^-1.