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  力矩的概念,起源於阿基米德對槓桿的研究。

  力矩等於作用於槓桿的作用力乘以支點到力的垂直距離。例如,3 牛頓的作用力,施加於離支點2 米處,所產生的力矩,等於1牛頓的作用力,施加於離支點6米處,所產生的力矩。力矩是個向量。力矩的方向與它所造成的旋轉運動的旋轉軸同方向。力矩的方向可以用右手定則來決定。假設作用力垂直於槓桿。將右手往槓桿的旋轉方向彎卷,伸直的大拇指與支點的旋轉軸同直線,則大拇指指向力矩的方向。 更一般地,如圖右,假設作用力formula_3施加於位置為formula_2的粒子。選擇原點為參考點,力矩formula_1以方程式定義為  力矩大小為  其中,formula_10是兩個向量formula_3與formula_2之間的夾角。  力矩大小也可以表示為  其中,formula_23是作用力formula_3對於formula_2的垂直分量。  任何與粒子的位置向量平行的作用力不會產生力矩。  從叉積的性質,可推論,力矩垂直於位置向量formula_2和作用力formula_3。力矩的方向與旋轉軸平行,由右手定則決定。

  假設一個粒子的位置為formula_2,動量為formula_29。選擇原點為參考點,此粒子的角動量formula_30為  粒子的角動量對於時間的導數為  其中,formula_33是質量,formula_34是速度,formula_35是加速度。  應用牛頓第二定律,formula_36,可以得到  按照力矩的定義,formula_17,所以,  作用於一物體的力矩,決定了此物體的角動量formula_30對於時間formula_41的導數。  假設幾個力矩共同作用於物體,則這幾個力矩的合力矩formula_42共同決定角動量的對於時間的變化:  關於物體的繞著固定軸的旋轉運動,  其中,formula_45是物體對於固定軸的轉動慣量,formula_46是物體的角速度。  所以,取上述方程式對時間的導數:  其中,formula_48是物體的角加速度。

  力矩的定義是距離乘以作用力。根據國際單位制,力矩的單位是牛頓formula_4米(Nm)。雖然牛頓與米的次序,在數學上,是可以交換的,但是國際重量測量局(英語:Bureau International des Poids et Mesures)規定這次序應是牛頓formula_4米,而不是米formula_4牛頓。  根據國際單位制,能量與功量的單位是焦耳,定義為1牛頓formula_4米。但是,焦耳不是力矩的單位。因為,能量是力點積距離的標量;而力矩是距離叉積作用力的向量。當然,量綱相同並不盡是巧合,使1牛頓formula_4米的力矩,作用1 全轉,需要恰巧formula_54焦耳的能量:  其中,formula_56是能量,formula_10是移動的角度,單位是弧度。  根據英制,力矩的單位是英尺formula_4磅。

  在物理學外,其他的學術界裡,力矩時常會如以下定義:  右圖顯示出矩臂(moment arm)、前面所提及的相對位置formula_2、作用力formula_3(force)。這個定義並沒有指出力矩的方向,只有力矩的大小。所以,並不適用於三維空間問題。

  當一個物體在靜態平衡時,合力是零,對任何一點的合力矩也是零。二維空間的平衡要求是 這裡,formula_65是作用力formula_3分別在x-軸與y-軸的分量。假若,這三個聯立方程式有解,則稱此係統為靜定系統;不然,則稱為靜不定系統。

  假設施加作用力於一物體,使得此物體移動一段距離,則作用力對於此物體做了機械功。類似地,假設施加力矩於一物體,使得此物體旋轉一段角位移,則力矩對於此物體做了機械功。對於穿過質心的固定軸的旋轉運動,以數學方程式表達,  其中,formula_68是機械功,formula_69、formula_70分別是初始角和終結角,formula_71是無窮小角位移元素。  根據功能定理,formula_68也代表物體的旋轉動能formula_73的改變,以方程式表達,  功率是單位時間內所做的機械功。對於旋轉運動,功率formula_75以方程式表達為  請注意,力矩注入的功率只跟瞬時角速度有關,而角速度是否在增加中,或在減小中,或保持不變,功率都與這些狀況無關。  實際上,在與大型輸電網路相連線的發電廠裡,可以觀察到這關係。發電廠的發電機的角速度是由輸電網路的頻率設定,而發電廠的功率輸出是由作用於發電機轉動軸的力矩所決定。  在計算功率時,必須使用一致的單位。採用國際單位制,功率的單位是瓦特,力矩的單位是牛頓-米,角速度的單位是每秒弧度(不是每分鐘轉速rpm,也不是每秒鐘轉速)。

  力矩原理闡明,幾個作用力施加於某位置所產生的力矩的總和,等於這些作用力的合力所產生的力矩。力矩原理又名伐裡農定理(英語:Varignon's theorem)(以法國科學家兼神父皮埃爾·伐裡農命名),以方程式表達,
在物理學裡,作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向,稱為力矩(英語:torque或moment),也就是扭轉的力。轉動力矩又稱為轉矩。力矩能夠使物體改變其旋轉運動。推擠或拖拉涉及到作用力,而扭轉則涉及到力矩。如圖右,力矩formula_1等於徑向向量formula_2與作用力formula_3的外積。