Le onde gravitazionali distorcono lo spazio tempo e producono forze in maniera tale che la distanza tra due masse altrimenti libere, aumenta e diminuisce alternativamente al passaggio dell'onda. Una caratteristica importante è che a un allontanamento in una direzione corrisponde un avvicinamento nella direzione perpendicolare. Il risultato è che se le masse sono disposte su un cerchio questo sarà alternativamente allungato e schiacciato in due direzioni perpendicolari.

L'ampiezza delle onde gravitazionali, il parametro adimensionale <h>, è la misura della variazione relativa delle distanze tra due masse libere. Questa minuscola variazione è quindi proporzionale alla distanza tra le due masse: sarebbe 'grande' quanto la dimensione di un atomo se uno potesse misurare distanze dalla Terra fino al Sole, ed è cento milioni di volte più piccola per due punti separati da una distanza di pochi chilometri.

Queste minuscole variazioni di distanza possono essere rivelate sfruttando il fenomeno dell'interferenza.
Un interferometro Michelson a laser è molto sensibile a differenze di lunghezza tra i suoi bracci ed è quindi ideale per la rivelazione di onde gravitazionali. Per l'altissima sensibilità richiesta, la lunghezza dei bracci deve essere di molti chilometri. Questo non può essere facilmente realizzato sulla Terra e si usano riflessioni multiple per aumentare artificialmente la lunghezza dei bracci. Tipicamente nei rivelatori interferometrici di onde gravitazionali vengono usate cavità risonanti ottiche Fabry-Perot.