根据万有引力定律，两个物体间的引力与两个物体之间的距离的平方成反比，与两个物体质量的乘积成正比。这个定律为测量地球重量提供了理论根据。卡文迪什想，如果知道了两个物体之间的引力，知道了两个物体之间的距离，知道了其中一个物体的重量，就能计算出另一个物体的重量。
这在理论上是完全成立的。但是，实际测定中，还必须先了解万有引力的常数G。因为牛顿的万有引力公式的其他几个常数都知道，唯独不知道引力常数G。
卡文迪什利用细丝转动的原理设计了一个测定引力的装置，细丝转过一个角度，就能计算出两个铅球之间的引力，然后计算出引力常数。但是，细丝扭转的灵敏度还不够大。只有进一步提高灵敏度，才能测出两个铅球之间的引力，计算出引力常数。
灵敏度问题成了测量地球重量的关键。卡文迪什为这个问题伤透了脑筋，想了好几种办法，但是，结果都不怎么理想。
一次，孩子用镜子投射光斑的游戏使卡文迪什受到了很大的启发。他在测量装置上也装上了一面小镜子，细丝受到另一个铅球的微小引力，小镜子就会偏转一个很小的角度，小镜子反射的光就转动到一个相当大的距离。利用这个放大的距离，就能很精确地知道引力的大小。