Un sistema ortonormal es un sistema ortogonal en el que cada elemento del sistema tiene norma unitaria .
Para cualquier elemento de este sistema , el producto escalar , donde está el símbolo de Kronecker :
Un sistema ortonormal, si está completo, puede usarse como base para el espacio. En este caso, la descomposición de cualquier elemento se puede calcular mediante las fórmulas: , donde .
Además, este sistema de funciones también será una base ortonormal en el espacio .
A partir de cualquier sistema linealmente independiente, se puede construir un sistema ortonormal aplicando el proceso de ortogonalización de Gram-Schmidt .