Un repère d'espace est défini par une origine qui est fixe dans le référentiel et des axes de référence orthonormés c'est-à-dire orthogonaux et munis d'une unité de longueur (vecteur unitaire de norme égale à 1) qui vont permettre à l'observateur de juger dans quelle direction se trouve le point. Les trois axes forment un trièdre direct

Figure 3 : Repère dans un plan (a) et dans l'espace (b)

L'étude du mouvement dans un plan nécessite 2 axes et dans l'espace 3 axes . À chacun de ces axes est associé un vecteur unitaire respectivement , et . Les vecteurs forment une base orthonormée.