При анализе пространственного движения тела в неподвижной системе отсчета (система осейOx1y1z1) введем, связанную с телом декартову систему координат с началом в точке А (система Axyz). Кроме того, введем дополнительно полусвязанную с телом систему координат (система Ax2y2z2), оси которой в процессе движения остаются параллельны соответствующим осям неподвижной координатной системы; начало этой системы совпадает с точкой А тела (рис.77).
Положение твердого тела полностью определяется положением связанной системы Axyz. Ее движение представим в виде суммы поступательного движения вместе с осями полусвязанной координатной системы (движение с кинематическими характеристиками полюса А) и вращения по отношению к ним (сферическое движение относительно полюса А).
Тогда структура движения свободного тела, а так же вид соотношений для расчета скоростей и ускорений принадлежащих ему точек будут те же, что и для плоского движения; однако при движении свободного твердого тела векторы скоростей и ускорений, а так же радиусы-векторы точек будут иметь пространственную ориентацию.