Un marco de referencia (concepto físico) es un cuerpo rígido real o ideal al que se asocia un sistema de coordenadas (herramienta matemática) y un origen, desde el cual se describen las posiciones y movimientos de partículas u objetos. La posición es un concepto relativo a un marco de referencia dado y se expresa mediante coordenadas: valores numéricos que indican la ubicación de un punto respecto a dicho marco. Para un mismo marco pueden emplearse distintos sistemas de coordenadas —como cartesiano, cilíndrico, esférico, helicoidal, naturales o generalizados— e incluso diseñar uno propio según la simetría del problema. En teoría, magnitudes como el módulo de la velocidad o la aceleración son invariantes al cambiar de sistema de coordenadas dentro del mismo marco; sin embargo, en la práctica pueden diferir ligeramente debido a la propagación de errores en los cálculos.

Un marco de referencia se identifica usualmente por el material que constituye el cuerpo rígido de referencia (por ejemplo: La Tierra, el Sol, un edificio, el bastidor de un camión, etc.), pero está en realidad compuesto por todos sus puntos materiales "más" los puntos definidos y solidadrios a él, llamados extensión rígida del cuerpo (por ejemplo: los puntos de la línea central de un tubo recto se consideran parte del tubo por ser extensión rígida de él). [Fig. 1-1]