Een instrument dat wordt gebruikt om de zwaartekracht te meten, wordt een gravimeter genoemd. Voor een klein lichaam voorspelt de algemene relativiteit gravitatie-effecten die niet te onderscheiden zijn van de effecten van versnelling door het equivalentieprincipe. Gravimeters kunnen dus worden beschouwd als versnellingsmeters voor speciale doeleinden. Veel weegschalen kunnen worden beschouwd als eenvoudige gravimeters. In een veel voorkomende vorm wordt een veer gebruikt om de aantrekkingskracht van de zwaartekracht op een voorwerp tegen te gaan. De verandering in lengte van de veer kan worden gekalibreerd tot de kracht die nodig is om de aantrekkingskracht van de zwaartekracht te compenseren. De resulterende meting kan worden verricht in eenheden van kracht (zoals de newton), maar wordt meestal verricht in eenheden van gals.
Onderzoekers gebruiken meer geavanceerde gravimeters wanneer nauwkeurige metingen nodig zijn. Bij het meten van het zwaartekrachtsveld van de aarde worden metingen verricht met een precisie van microgalen om dichtheidsvariaties te vinden in de gesteenten waaruit de aarde is opgebouwd. Er bestaan verschillende soorten gravimeters om deze metingen te verrichten, waaronder enkele die in wezen verfijnde versies zijn van de hierboven beschreven veerweegschaal. Deze metingen worden gebruikt om zwaartekrachtanomalieën te definiëren.
Naast precisie is stabiliteit ook een belangrijke eigenschap van een gravimeter, omdat daarmee veranderingen in de zwaartekracht kunnen worden gevolgd. Deze veranderingen kunnen het gevolg zijn van massaverplaatsingen binnenin de aarde, of van verticale bewegingen van de aardkorst waarop metingen worden verricht: vergeet niet dat de zwaartekracht voor elke meter hoogte 0,3 mGal afneemt. De studie van veranderingen in de zwaartekracht behoort tot de geodynamica.
De meeste moderne gravimeters gebruiken speciaal ontworpen metalen of kwarts nul-lengteveren om de testmassa te ondersteunen. Nul-lengte veren volgen niet de Wet van Hooke, maar hebben een kracht evenredig met hun lengte. De bijzondere eigenschap van deze veren is dat de natuurlijke resonantieperiode van het veer-massasysteem zeer lang kan worden gemaakt – in de buurt van duizend seconden. Hierdoor wordt de testmassa ontdaan van de meeste plaatselijke trillingen en mechanische ruis, waardoor de gevoeligheid en het nut van de gravimeter toenemen. Kwarts- en metaalveren worden om verschillende redenen gekozen; kwartsveren worden minder beïnvloed door magnetische en elektrische velden, terwijl metaalveren een veel geringere drift (rek) hebben met de tijd. De testmassa wordt in een luchtdichte houder verzegeld, zodat minieme barometrische drukveranderingen door wind en andere weersomstandigheden de opwaartse druk van de testmassa in de lucht niet veranderen.
Gravimeters met springveren zijn in de praktijk relatieve instrumenten die het verschil in zwaartekracht tussen verschillende plaatsen meten. Een relatief instrument moet ook worden gekalibreerd door de aflezingen van het instrument te vergelijken op plaatsen met bekende volledige of absolute waarden van de zwaartekracht. Absolute gravimeters leveren dergelijke metingen door de gravitatieversnelling van een testmassa in vacuüm te bepalen. Een testgewicht wordt vrij in een vacuümkamer laten vallen en de positie ervan wordt gemeten met een laserinterferometer en getimed met een atoomklok. De lasergolflengte is bekend tot op ±0,025 ppb en ook de klok is stabiel tot op ±0,03 ppb. Er moet grote zorg worden besteed aan het minimaliseren van de effecten van storende krachten zoals de weerstand van de lucht (zelfs in vacuüm), trillingen en magnetische krachten. Dergelijke instrumenten kunnen een nauwkeurigheid bereiken van ongeveer twee deeltjes per miljard of 0,002 mGal en verwijzen hun meting naar atomaire standaarden voor lengte en tijd. Zij worden hoofdzakelijk gebruikt voor het ijken van relatieve instrumenten, het monitoren van deformatie van het aardoppervlak en bij geofysisch onderzoek waarbij grote nauwkeurigheid en stabiliteit vereist zijn. Absolute instrumenten zijn echter iets groter en aanzienlijk duurder dan relatieve veergravimeters, en zijn dus betrekkelijk zeldzaam.
Gravimeters zijn ontworpen voor montage in voertuigen, waaronder vliegtuigen (let op het gebied van de aërograviteit), schepen en onderzeeërs. Deze speciale gravimeters isoleren de versnelling uit de beweging van het voertuig en trekken deze van de metingen af. De versnelling van de voertuigen is vaak honderden of duizenden malen sterker dan de veranderingen die worden gemeten.
Een gravimeter (de Lunar Surface Gravimeter) die tijdens de Apollo 17 missie op het oppervlak van de maan werd ingezet, werkte niet door een ontwerpfout. Een tweede apparaat (het Traverse Gravimeter Experiment) functioneerde wel zoals verwacht.