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  設大地水準面上有某一點 formula_1,其沿參考橢球面的法線 formula_2 至橢球面上的投影 為 formula_3。 formula_1 點處測量得到的真實重力向量為 formula_5,而 formula_3 點處計算得到的正常重力向量為 formula_7,則 formula_1 點處的重力異常向量為:

  在大地測量和地球物理學中,最常見的理論模型是橢球表面重力。  為理解源於地下的重力異常,應做一些必要的還原以測量重力值: 因如上還原,使用不同方法:  由於地殼均衡布格異常在山體中通常為負值:根部岩石密度比周圍地幔低。典型異常如阿爾卑斯山中央值為負150毫伽(−1.5 mm/s2)。比較區域性的異常應用於地球物理學:如果為正值,可能預示金屬礦石。在衡量整個山脈和礦體後,布格異常可以預測礦石種類。例如,橫跨新澤西中部的東北—西南走向山脈(見圖)  表示出一處由緻密玄武岩填充的三疊紀地塹。鹽丘在重力地圖中通常表現為低點,因為鹽的密度比石丘的密度低。異常可以幫助區分沉積盆地中填充的與周圍區域密度不同區——如英國與愛爾蘭的重力異常分佈。

  在太空中可以大規模地探測出重力異常。 美國德克薩斯大學太空研究中心及美國航空暨太空總署的重力復原及氣候實驗專案(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE),使用兩顆精密測定其間距離的衛星,來全天候監測整個地球的重力改變。

  空間中比預期質量密度高的區域會產生重力異常。觀測銀河系與其他星系間的重力異常引出暗物質假設。
重力異常()在大地測量學中用於描述真實重力與正常重力之間的差異。在大地水準面上,某點處的真實重力向量與該點沿法線到參考橢球面上投影處的正常重力向量之差,被稱為該點處的重力異常向量,該點處的重力異常則是這一重力異常向量的大小。有時也稱這一重力異常為混合重力異常,而將大地水準面上同一點處的真實重力向量與正常重力向量之差(即重力擾動)稱為純重力異常。重力異常向量的方向被稱為垂線偏差。