U suštini, gravitacija je privlačna sila između objekata. Većina ljudi upoznata je s gravitacijom kao razlogom za zadržavanje stvari na površini Zemlje, ili “ono što ide gore, mora se spustiti”, ali gravitacija zapravo ima mnogo veće značenje. Gravitacija je odgovorna za formiranje naše Zemlje i svih drugih planeta i za kretanje svih nebeskih tijela. Gravitacija je ta koja čini da se naš planet okreće oko Sunca, a Mjesec oko Zemlje.
Iako su ljudi oduvijek bili svjesni gravitacije, bilo je mnogo pokušaja da se to točno objasni tijekom godina, a teorije se moraju redovito poboljšavati kako bi se uzeli u obzir prethodno nerazmatrani aspekti gravitacije. Aristotel je bio jedan od prvih mislilaca koji je pretpostavio razlog gravitacije, a njegova i druge rane teorije oslanjale su se na geocentrični model svemira, sa Zemljom u središtu. Galileo, talijanski fizičar koji je napravio prva teleskopska promatranja koja podržavaju heliocentrični model Sunčevog sustava, sa Suncem u središtu, također je napravio korake u teoriji gravitacije na prijelazu iz 17. stoljeća. Otkrio je da objekti različite težine padaju prema Zemlji istom brzinom.
Godine 1687. engleski znanstvenik Sir Isaac Newton objavio je svoj zakon univerzalne gravitacije, koji se još uvijek koristi za opisivanje sila gravitacije u većini svakodnevnih konteksta. Prvi Newtonov zakon kaže da je sila gravitacije između dviju masa izravno proporcionalna umnošku dviju masa i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih, ili matematički: F=G(m1m2/d2), gdje je G a konstantno.
Drugi Newtonov zakon kaže da je gravitacijska sila jednaka umnošku mase tijela i njegovog ubrzanja, ili F=ma. To znači da dvije mase koje se gravitacijski privlače jedna prema drugoj doživljavaju istu silu, ali da se to prevodi u puno veće ubrzanje za manji objekt. Dakle, kada jabuka pada prema Zemlji, i Zemlja i jabuka doživljavaju jednaku silu, ali Zemlja ubrzava prema jabuci zanemarivom brzinom, budući da je toliko masivnija od jabuke.
Oko kasnog 19. stoljeća astronomi su počeli primjećivati da Newtonov zakon nije savršeno objasnio opažene gravitacijske pojave u našem Sunčevom sustavu, posebice u slučaju Merkurove orbite. Teorija opće relativnosti Alberta Einsteina, objavljena 1915., riješila je pitanje Merkurove orbite, ali se od tada pokazalo da je također nepotpuna, jer ne može objasniti fenomene opisane u kvantnoj mehanici. Teorija struna jedna je od najistaknutijih modernih teorija za objašnjenje kvantne gravitacije. Iako Newtonov zakon nije savršen, on se još uvijek naširoko koristi i poučava zbog svoje jednostavnosti i bliske aproksimacije stvarnosti.
Budući da je gravitacijska sila proporcionalna masama dvaju objekata koji je doživljavaju, različita nebeska tijela ispoljavaju jaču ili slabiju gravitacijsku silu. Iz tog razloga, objekt će imati različite težine na različitim planetima, biti teži na masivnijim planetima i lakši na manje masivnim planetima. Zbog toga su ljudi mnogo lakši na Mjesecu nego na Zemlji.
Popularna je zabluda da astronauti doživljavaju bestežinsko stanje tijekom svemirskog putovanja jer su izvan polja gravitacijske sile velikog tijela. Zapravo, bestežinsko stanje tijekom svemirskog putovanja zapravo se postiže zbog slobodnog pada – astronaut i svemirski shuttle ili raketa padaju (ili ubrzavaju) istim brzinama. Ista brzina daje pojam bestežinskog stanja ili plutanja. Ovo je isti koncept kao osoba na vožnji “slobodnog pada” u zabavnom parku. I jahač i vožnja padaju istom brzinom zbog čega se čini da jahač pada neovisno o vožnji. Isti osjećaj možete doživjeti dok se vozite avionom ili dizalom koji se iznenada odvoji od uobičajene pristojne stope.