Los sistemas inerciales utilizan unos pequeños sensores (normalmente acelerómetros y giroscopios) que recogen información sobre la aceleración y la velocidad angular del sensor. Conociendo la posición y la velocidad angular inicial e integrando las informaciones que recogen los sensores, es posible determinar la posición, eje de giro y velocidad angular de cualquier sensor. Los datos recogidos por los sensores inerciales (inertial guidance system) se transmiten a un ordenador, donde se puede observar sobre una figura animada el movimiento completo registrado. En los sistemas inerciales puros puede producirse el problema de la deriva de integración (integration drift: los errores numéricos se acumulan sobre la velocidad u orientación del sensor), por lo cual es común combinar esta técnica con otros métodos de captura.

Este tipo de sistemas de captura de movimiento no utiliza mecanismos externos como cámaras; y como en el caso de los sistemas ópticos, cuantos más sensores se utilicen, más real es el movimiento reproducido. Son fáciles de transportar y tienen grandes rangos de captura.

Uno de los sistemas más conocidos de este tipo son los mandos inalámbricos de la Wii de Nintendo (Wiimote o Wii remote), si bien para captura de movimiento se emplean otros sensores mucho más precisos y con mayor frecuencia de captura, generalmente acoplados a unos trajes especiales con varios sensores y en donde se ubica también una unidad transmisora.

Existen trajes de prestaciones muy variadas cuyos precios básicos varían entre 25000 y 80000 dólares.

KITAGAWA M., WINDSOR B.: MoCap for Artists: Workflow and Techniques for Motion Capture. FocalPress,2008.