质心参考系是以系统质心为原点的平动参考系，具有数学表达简洁、惯性系判定明确、能简化复杂问题等特性。具体如下：
数学表达特性：在质心参考系中，系统质心位置矢量和动量总和均为零，即∑mᵢr_ci = 0 ，且总动量为零矢量。这意味着任何质点系在它的质心系中遵循动量守恒定律，而且不论质心系是否受到外部的作用，该定律都成立。这一特性为分析质点系的动量变化提供了极为便利的条件，使得在质心参考系下处理动量相关问题时，无需额外考虑复杂的外部因素对动量守恒的影响。
惯性系判定特性：对于不受外力作用的质点组，也就是孤立体系，或者所受外力的矢量和为零的质点组，其质心系是惯性系。在这种情况下，质心系中的物体运动遵循牛顿第一定律，即物体将保持静止或匀速直线运动状态。而对于受外力作用的质点组，其质心系则是非惯性系，此时需要考虑惯性力的影响，物体的运动状态不再简单地遵循牛顿第一定律。
简化问题特性：质心参考系的引入极大地简化了复杂系统的处理难度，且与坐标系的选择无关。通过质心的定义式，可以求得位矢对时间的导数即速度，进而将物体的复杂运动简化为质心的运动。利用牛顿定律处理问题时，等式不受限于质量小块的具体运动方式，无论是转动、平动还是其他复杂运动都成立。例如在分析多体系统的运动时，可以将整个系统的运动看作质心的运动和各物体相对于质心的运动的叠加，从而大大降低了分析的难度。
应用示例特性：在处理粒子的斜碰撞时，当两粒子不受外力作用，两粒子的质心相对于惯性系作匀速直线运动，质心系亦是惯性系，动量、能量守恒定律成立。在质心系中，两粒子的总动量等于零，碰撞前两粒子以相反的方向入射，碰撞后两粒子以相反的方向出射，动量守恒定律要求两个粒子的散射角相等；两个粒子作非对心弹性碰撞，碰撞结果是使每个粒子运动方向发生改变，但运动速率不变。
