惯性动作捕捉技术，基于小型惯性传感器、生物力学模型和传感器融合算法进行动作捕捉，不需要外部的摄像头、发射器、标志点。惯性传感器的运动数据通常通过无线的方式传输到计算机。大多数惯性系统使用陀螺仪来测量旋转速度，跟光学系统类似，所使用的陀螺仪的数量越多，所捕获的数据就越接近人的真实运动。惯性动作捕捉系统能够实时捕获全身6个自由度的运动，如果装备有磁性定向触感器，还能捕获方位信息。当然，磁性定向传感器的精度有限，并且受电磁噪声的影响。惯性系统的优点是轻便，没有摄像头拍摄范围和遮挡的约束，捕捉范围广可在室内或者室外使用；缺点是位置精度较低、存在漂移，并且漂移会随着时间累计。 Xsens公司生产的MVN惯性动作捕捉系统在业界有一定的影响力，被一些影视拍摄剧组所使用能够在15分钟之内迅速搭建捕捉系统，捕捉全身6自由度的运动。MVN系统可以采用穿戴莱卡材料的捕捉服装或者捆扎带的方式固定在表演者身上。
