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質心為多質點系統的質量中心。若對該點施力，系統會沿着力的方向運動、不會旋轉。質點位置對質量加權取平均值，可得質心位置。以質心的概念計算力學通常比較簡單。質心對應的英文有 center of mass 與 barycenter（或 barycentre，源自古希臘的 βαρύς heavy + κέντρον centre[1]）。後者指兩個或多個物體互繞物體的質量中心。
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Barycenter 在天文學和天文物理上是很重要的一個觀念。從一個物體的質心轉移一個距離至彼此的質心，可以簡化成二體問題來進行計算。在兩個天體當中，有一個比另一個大許多的情況下（在相對封閉的環境），質心通常會位於質量較大的天體之內。因而較小的天體會在軌道上繞着共同的質心運動，而較大的僅僅只會略微"抖動"。地月系統就是這樣的狀況，倆者的質心距離地球的中心4,671公里，而地球的半徑是6,378公里。當兩個天體的質量差異不大時，質心通常會介於兩者之間，而這兩個天體會呈現互繞的現象。冥王星和它的衛星夏戎，還有許多雙小行星和聯星，都是這種情況的例子。木星和太陽的質量相差雖然超過1,000倍，但因為它們之間的距離較大，也是這一類型的例子[2]。
在天文學，質心座標是非轉動座標，其原點是兩個或多個天體的質心所在。國際天球參考系統是質心座標之一，它的原點是太陽系的質心所在之處。
質心不一定要在有重力場的系統中才會有意義，而重心則否。值得注意的是，除非重力場是均勻的，否則同一物質系統的質心與重心通常不在同一假想點上。對於密度均勻、形狀對稱分佈的物體，其質心位於其幾何中心處[3]。
在兩質點系統中，取質心為原點，兩質點連線為x軸，則兩質點坐標和與質量與有如下關係：
雙星互繞時它們的質心位置：
 兩顆星體質量差不多，例如休神星。 |
 兩顆星體質量不同，例如冥王星與冥衛一。 |
 兩顆星體質量有很大的不同，例如地球與月球。 |
 兩顆星體質量有極大的不同，例如太陽與地球。 |
 兩顆星體以橢圓軌道互繞，此狀況通常稱為聯星。 | |||
重力作用的平均位置，定義為各質點相對於重心(質心)的位置向量乘上各質點的重力之和(淨力矩)為零。
在地球表面附近，重力場可被認定為均勻且平行向下，所以重心會等同於質心。 在物理學，使用「質心」來表示質量分佈的好處，從以淨力來考慮連續體的重力可以看出。考慮一個體積為V的體系（不一定是剛體），並設在物體內位置向量為r的點的密度為ρ(r)。在均勻的重力場中，每個點r的場的作用力f由下式給出：
其中dm是在點r的質量，g 是重力加速度，以及k 是定義垂直方向的單位向量。 在這個體系中選擇位置向量為R的點為參考點，計算出點r所受的淨力：
以及點r相對點R淨力矩：
如果這個參考點R正好選在質心，則有
這就意味着淨力矩T=0。因為其淨力矩為零，可以視為體系所有的質量集中於質心，而沒有體系自身轉動的效應。
常用於天體力學
一些不均勻的重力場中可以通過可變但並行的場來建模： g(r) = g(r)n,其中n是一些常數單位向量。雖然不均勻的重力場不能完全平行，但如果物體足夠小，這種近似可能是有效的。[4]然後可以將重心定義為構成組成物體位置的特定加權平均值。即是質心平均超過每個粒子的質量，重心平均超過每個粒子的重量：
此處 是 i粒子和W 所有粒子的（純量）總重量。[5] 該方程式始終具有獨特的解決方案，並且在並行場近似中，它與扭矩要求兼容。.[6] 一個常見的例子涉及地球領域的月亮。使用加權平均定義，月球的重心比其質心更低（更接近地球），因為它的下部受地球重力的影響更大。[7]
(以下為未翻譯內容，歡迎協助翻譯)
如果外部重力場是球對稱的，那麼它相當於點質量的場 M ，質點在球對稱的中心 r。此時，重心可定義為一點，在該點上物體的淨力可由 牛頓萬有引力定律得到:
此處G是重力常數，m是物體的質量。若淨力非零，該等式有獨一解，而且此解滿足扭矩上的要求。[8] A convenient feature of this definition is that if the body is itself spherically symmetric, then rcg lies at its center of mass. In general, as the distance between r and the body increases, the center of gravity approaches the center of mass.[9]
Another way to view this definition is to consider the gravitational field of the body; then rcg is the apparent source of gravitational attraction for an observer located at r. For this reason, rcg is sometimes referred to as the center of gravity of M relative to the point r.[10]
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