第一宇宙速度可以通過萬有引力定律和圓周運動的基本原理推導出來。
設地球的質量為M，飛行器的質量為m，飛行器的速度為v，它到地心的距離為r。飛行器運動所需要的向心力由萬有引力提供，即有方程mv^2/r=GMm/r，解這個方程可以得到飛行器的速度v=√(GM/r)。對於近地面飛行的情況，由於地球半徑R=6.37×10^6米，地球表面的重力加速度g=9.8米/秒^2，可以將地球半徑R代替衛星到地球的距離r，代入上述公式，可以得到第一宇宙速度的近似值v=√(gR)=7.9公里/秒。
第一宇宙速度也被稱為環繞速度，是太空飛行器沿著地球表面運行做圓周運動所需的速度。