Als Inertialraum wird ein astronomisch-physikalisches Bezugsystem bezeichnet, das als ruhend oder gleichmäßig bewegt betrachtet werden kann und keine Rotationsbewegung hat. Es wird im Wesentlichen mit Hilfe der Stellarstatistik etabliert.
Die derzeit beste Realisierung eines solchen Bezugsystems ist die mittlere Orientierung des Weltraums, wie sie durch die Positionen von etwa 500 weit entfernten Quasaren dargestellt wird. Sie stimmt bis auf etwa 0,02" mit einem idealen Inertialraum überein.
Bis etwa 1980 wurde der Inertialraum durch die Sternörter von etwa 1600 Fundamentalsternen realisiert – siehe FK5 und FK6. Grundlage zur Definition dieser Raumlage sind genau gemessene Eigenbewegungen einer großen Zahl von Sternen, deren mittlere Bewegung als Null angenommen wird.
Obwohl der Inertialraum eine rein physikalische Qualität hat, kann er auch auf geometrischem Wege angenähert werden, indem zu seiner Realisierung nur weit entfernte Himmelskörper mit vermutlich langsamer Eigenbewegung herangezogen werden. Neben dieser Aufgabe der hochpräzisen Astrometrie ist er auch im technischen Bereich realisierbar, etwa bei der Kreiselstabilisierung von Flugkörpern.