系の外から励振力を受けない振動．一般にn自由度線形系ではn個の固有振動数を持つが，自由振動はこれらの調和振動の和で表せる．したがって，自由振動を分析することにより固有振動数を測定することができる．自由振動は初期条件により運動が決まる．普通は減衰要因のため自由振動は減衰するが，その減衰特性から減衰機構や減衰パラメータをある程度推定できる．剛性が非線形特性を示す非線形振動系では自由振動の振動数は振幅によって変化する．また，非線形系では励振力がなくても持続振動が起こる自励振動がある．