La résonance orbitale est une résonance de deux corps en orbite exerçant un effet gravitationnel régulier et périodique l'un sur l'autre. Leurs périodes orbitales peuvent être liées par un rapport de deux petits nombres entiers. Elle est causée par les forces gravitationnelles changeantes des corps qui tournent l'un autour de l'autre. La stabilité du système solaire a été étudiée pour la première fois par Laplace, et il y a encore beaucoup de choses que l'on ignore à ce sujet.
Lorsqu'un satellite fait le tour d'une planète ou que deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, les forces gravitationnelles peuvent changer, parfois considérablement. Cela s'explique en partie par le fait que les orbites sont généralement des ellipses et non des cercles, et que les forces changent en conséquence. En outre, les planètes et les étoiles ne sont généralement pas sphériques. Elles tournent et leur degré d'oblitération varie. Cela modifie également les forces sur un corps en orbite.
En particulier, les forces peuvent être instables, de sorte que le petit partenaire peut changer jusqu'à ce que les forces soient stables (ne changent pas avec le temps). Les satellites se retrouvent souvent avec une face tournée vers leur planète, car c'est la position la plus stable (blocage par la marée).
Il y a d'autres effets de stabilité. Les lacunes dans les anneaux de Saturne sont dues au déplacement des particules vers des positions plus stables. Dans les anneaux de Saturne, la division de Cassini est un espace entre l'anneau B intérieur et l'anneau A extérieur. Elle a été comblée par une résonance 2:1 avec la lune Mimas. Jupiter fait des écarts similaires à ceux de Kirkwood dans la ceinture d'astéroïdes.
Il existe un rapport de stabilité pour Neptune et Pluton : le rapport 2:3 signifie que Pluton effectue deux orbites dans le temps qu'il faut à Neptune pour en effectuer trois.
Le domaine de la mécanique qui est utilisé pour ces études est appelé mécanique céleste.