Нормальними називаються узагальнені координати, які обрані таким чином, що кінетична енергія системи містить тільки квадрати узагальнених швидкостей, а потенційна енергія - квадрати узагальнених координат.
Якщо позначити нормальні координати через і , то
, а
і рівняння Лагранжа дають два незалежних диференціальних рівняння
Зв'язок між узагальненими координатами , , та , має вигляд
,
,
де коефіциєнти та визначаються з виразів кінетичної і потенційної енергій через узагальнені координати , і умов визначення і .
Коливання виду , і , називають нормальними коливаннями або нормальними модами. Ці поняття узагальнюються на системи з великим числом ступенів свободи, а також на системи з розподіленими параметрами. Нормальні координати мають, головним чином, теоретичне значення для доказу різних положень теорії коливань.