Закон всесвітнього тяжіння дає лише кількісну оцінку взаємодій, але не розкриває механізму тяжіння. Досліди показали, що сила тяжіння не залежить від густини навколишнього середовища, тому взаємодію можна зрозуміти, якщо вважати, що взаємодіючі тіла утворюють навколо себе поле тяжіння або гравітаційне поле.
Нехай тіло масою M породжує навколо себе гравітаційне поле. Розглянемо його характеристики. Для цього помістимо тіла 
в точку простору, що характеризується деяким радіус-вектором 
відносно тіла з масою M.
Рис. 4
Зі сторони тіла M на кожне з тіл будуть діяти сили. Тоді:
.
Якщо розділити кожну з цих сил на маси , то отримаємо одну і ту саму величину:
.
Дане рівняння виражає силу, що діє на тіло з одиничною масою, яка знаходиться в заданій через радіус-вектор точці простору зі сторони гравітаційного поля. Цю силу позначають напруженістю поля тяжіння G:
. (13)
Напруженість поля тяжіння в деякій точці простору:
. (13)
Напруженість поля тяжіння є його силовою характеристикою і вона показує яка сила діє зі сторони поля тяжіння на тіло, що розміщене в даному полі. Якщо напруженість поля в усіх точках поля однакова по величині і по напрямку, то таке поле називають однорідним. Якщо у кожній точці поля вектор напруженості направлений вздовж прямих, що перетинаються в т.О, яка нерухома відносно вибраної системи відліку, то таке поле – центральне.
Рис. 5
Якщо чисельне значення напруженості залежить тільки від відстані r до центра сил (т.О), то напруженість G=G(r). Поле буде сферично-симетричним. Поле тяжіння, що створене математично точно або однорідна куля – центральне та сферичне.
Якщо поле створюється тілами, то напруженість результуючого поля дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створених кожним з цих тіл:
. (14)
Дане твердження – принцип суперпозиції(принцип накладання полів), яке є слідством закону адитивності сил.
На основі рівнянь (9) і (14) знаходимо, що прискорення вільного падіння тіла дорівнює напруженості поля тяжіння в цій точці, де в розглядаємий момент знаходиться падаюче тіло:
. (15)
Нехай гравітаційне поле утворюється закріпленою в початкових координатах матеріальною точкою маси m, тоді на матеріальну точку маси m’, яка знаходиться в точці або в положенні, яке задане радіус-вектором 
буде діяти сила 
, яка чисельно дорівнює:
. (16)
Потенціальна енергія точки m’ знаходиться виразом:
. (17)
Потенціальна енергія при значенні, коли 
, чисельно дорівнює нулю.
Даний вираз (рівняння 17) – взаємнопотенціальна енергія точок m і m’. З рівняння (17) видно, що кожній точці поля, що створює матеріальна точка m відповідає деяке значення потенціальної енергії, якою володіє в цьому полі матеріальна точка m’, тому таке поле можна характеризувати потенціальною енергією, якою володіє в даному місці матеріальна точка з масою m’=1.
Величину
(18)
називають потенціалом гравітаційного поля.
U – потенціальна енергія, що має матеріальна точка m’ в даній точці поля.
Знаючи потенціал поля, можна знайти роботу, що виконується над частинкою m’ силами поля при переміщенні її з положення 1 в положення2:
.
Дана робота чисельно дорівнює 
,
F- сила, що дорівнює: 
.
Потенціальна енергія 
, тоді згідно формули, що сила 
, можна записати:
,
. (19)
Дане рівняння – співвідношення між напруженістю і потенціалом гравітаційного поля.
