Tuhé těleso může konat jak pohyb posuvný, tak i otáčivý, popřípadě oba současně.
Při posuvném pohybu opisují všechny body tělesa stejné trajektorie, v libovolném okamžiku mají všechny body tělesa stejnou rychlost v. Kinetickou energii tělesa vypočteme jako součet kinetických energií jednotlivých hmotných bodů, z nichž se těleso skládá:
Protože součet hmotností jednotlivých hmotných bodů je roven celkové hmotnosti tělesa, je kinetická energie při posuvném pohybu dána vztahem
kde m je hmotnost tělesa, v je velikost jeho rychlosti. Kinetická energie tělesa o hmotnosti m, pohybujícího se posuvným pohybem rychlostí v, je rovna kinetické energii hmotného bodu se stejnou hmotností a stejnou rychlostí.

Při otáčivém pohybu tuhého tělesa kolem nehybné osy opisují body tělesa trajektorie tvaru kružnice, jejichž středy leží na ose otáčení. Úhlová rychlost ω pohybu je pro všechny body stejná, velikosti rychlostí jednotlivých bodů jsou přímo úměrné jejich vzdálenosti od osy otáčení. Kinetickou energii tělesa vypočteme opět jako součet kinetických energií jednotlivých hmotných bodů:


Všimněte si, že kinetická energie tělesa nezávisí jen na úhlové rychlosti otáčení a na hmotnostech jednotlivých bodů, ale také na vzdálenostech bodů od osy otáčení.

Výraz
se nazývá moment setrvačnosti tělesa vzhledem k ose otáčení a označuje se písmenem J. Jednotkou momentu setrvačnosti je kg.m².

Kinetickou energii tuhého tělesa otáčejícího se kolem nehybné osy vyjádříme pomocí momentu setrvačnosti vztahem


Libovolný pohyb tuhého tělesa si můžeme představit složený z posuvného pohybu a z otáčivého pohybu kolem osy, procházející těžištěm tělesa. Kinetická energie tělesa je pak dána součtem energie posuvného pohybu a energie otáčivého pohybu kolem osy jdoucí těžištěm: