Se define como anomalía gravitatoria a la diferencia entre el valor de gravedad observado (gobs) en un determinado lugar de un planeta —generalmente un punto en su superficie— y la gravedad teórica (γ), obtenida de un modelo que contempla las dimensiones, masa y rotación del planeta: Δg=gobs−γ{\displaystyle \Delta g=g_{\text{obs}}-\gamma }. Una anomalía positiva de gravedad indica la presencia de un cuerpo con exceso de masa respecto a la masa del modelo de referencia. Mediante el modelado numérico del campo gravitatorio es posible determinar la estructura interna de los planetas.
La anomalía gravitatoria es medida a través de medidas in situ o bien mediante satélite. Suele presentarse en forma de mapas y es expresada habitualmente en unidades de miligal (1 mGal = 10–5 m/s2). Además se le suelen aplicar ciertas correcciones como la de Airy y Bouguer que facilitan la interpretación de los datos.