Un sistem ortonormal este un sistem ortogonal în care fiecare element al sistemului are normă unitară .
Pentru orice elemente ale acestui sistem , produsul scalar , unde este simbolul Kronecker :
Un sistem ortonormal, dacă este complet, poate fi folosit ca bază pentru spațiu. În acest caz, descompunerea oricărui element poate fi calculată prin formulele: , unde .
Mai mult, acest sistem de funcții va fi și o bază ortonormală în spațiu .
Din orice sistem liniar independent, se poate construi un sistem ortonormal prin aplicarea procesului de ortogonalizare Gram-Schmidt .