在几乎所有的月球和行星探测计划中，对目标天体的重力场的测量和研究都是必不可少的。
太阳系外行星因缺少观测还难以开展对其重力场的深入研究。
太阳系内通常分为两类:类木行星、类地行星及其卫星。它们有各自不同的特点。
对于类木行星，主要由气体组成，内部大气对流变化很快，因此它们的重力场的时变性非常显著。
对于木星和土星及其卫星的重力场解算主要来自于对 Pioneer、Voyager 系列计划和 Cassini计划的射电跟踪资料。
如土星重力场目前较可靠的只能到10阶次。
木星还有Ulysses 和Galileo计划的跟踪资料，可以有更高阶的重力场结果。
木卫五已有6阶次的重力场结果。或许后续的Juno计划可以为我们提供更多的关于木星重力场的结果。
而目前仍在超期服役的Cassini卫星在探测土星、环、磁场及其卫星等方面(含重力场)取得了丰硕的成果。
对于地球，可以在地面及低空进行绝对或相对重力及重力梯度的测量、或者借助卫星开展重力直接观测。
在20 世纪90年代，将GPS安装在绕地球飞行的卫星上，同时借助于激光测距跟踪，可精确地得到卫星的轨道，从而反演出地球重力场。
近年来，卫星-卫星跟踪技术(SST)得到了广泛应用，如CHAMP、GRACE 和GOCE计划，前两个都在超期服役。
GRACE卫星已给出360阶(甚至2160 阶，如 EGM2008模型)的重力场及其变化(35天甚至一星期间隔)，从而可对地区性的质量变化特别是地面和浅地表的流体迁移开展研究"。
GOCE卫星由于搭载了特殊设计的重力梯度仪和阻力补偿技术的应用，可以预期对全球冰川的变化得到有用的信息。但这种重力梯度仪器太重、太大而难以应用于对其他行星重力场的测量。
最近荷兰在开展重力梯度仪小型化(约1公斤重)的研究工作。
如果成功，与SST技术的广泛应用前景一样，可以预期它将广泛应用于以后对其他行星及其卫星的重力直接测量，并显著提高(至少2个量级)对目标星体的重力场解算精度。
对于其他类地行星，通常都是将我们对地球重力场及其内部结构的观测和研究方法推广到对这些行星的研究。
下面以火星为例。目前发表的火星重力场模型有JPL的95阶次的MGS95，GSFC的90阶次的GGM1041C以及欧洲的MGGMO8A。
它们主要是从MGS、Mars Odyssey 和MEX的飞行器跟踪资料解算所得，这些卫星的轨道都很类似，即倾角在90°左右。
使得高阶带谐项与同为偶数或同为奇数的低阶带谐项系数夹杂、纠缠在一起而难以分离，即所谓的“lumped”重力系数。
另外，从对火星各轨道器的轨道观测反演得到的重力场出发，深入研究火星内部核的流变学状态(固、液态?)、核的大小、矿物学特征(如轻元素的组成及比例)等仍是火星内部物理学中重要和基础性的未解问题。
对于地球，有大量的、各学科领域的测量，特别是地震层析成像和自由振荡、电磁场、重力场、火山、地质学、地球自转等以及实验室资料，综合起来共同反演。
但对于其他行星，则只有非常有限的观测资料，因而对它们的内部物理反演结果的可靠性和精度也很有限。
例如，火星的总惯量矩Ⅰ和潮汐二阶洛夫数K₂在现有的关于火星内部矿物学组成及其相变、温度结构等研究中提供了非常关键(但很不够)的全球性约束。
如有人认为火星核至少是部分液态的。但它究竟是完全液态还是存在固态内核，实际上还缺乏其他证据，仍然是一个很开放的问题。
在利用地面或卫星上直接测得的这些离散的重力或重力梯度资料、或由卫星轨道资料反演解算地球或行星及其卫星的重力场时，在理论上都会遇到一些共同的问题，例如:
(1)重力场反演结果是否唯一?
由于地球及其他行星的复杂性及各自特点，数学上，有很多甚至无穷多个质量分布可以产生离散观测得到的这些观测值(边界条件)。
实际工作中，只能利用尽可能多的其他信息如初始重力场模型、行星地形模型等进行约束，并反复迭代得到较优的反演结果。
如果缺乏这些先验的重要信息(实际上我们对其他星球的知识正如此)，就难以获得较好的反演结果。
(2)重力场向下延拓是否稳定有效?
反演重力场，其本质是一个边界值问题，即以卫星轨道面这个边界上的重力、重力梯度或轨道数据作为边界值，解算一定的观测方程得到行星外部的重力场。
理论上，该结果只适用于该边界的外部空间。要想得到行星表面与卫星界面之间的空间部分的重力场，就需要将卫星界面以外的解向下延拓。
但可能会发生不稳定性问题，因此还需要利用行星地表的有关数据，但事实上我们对大多数行星还缺乏这些足够的信息。
(3)球函数表示法本身的问题:
目前所有的重力场模型都使用球函数进行空间解析。
但球函数截断存在有效性问题及球函数级数在行星表面附近的空间不一定收敛。
