Als Trajektorie bezeichnet man eine Menge von Punkten in einem Phasenraum, die beginnend von einem bestimmten Anfangspunkt aus die zeitliche Entwicklung eines Systems beschreibt. Phasenräume werden in vielen verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen dort aber zumeist unterschiedlich spezifiziert, beispielsweise in der Thermodynamik oder Quantenmechanik.

Trajektorien sollen sich in einem Raum als kreuzungsfreie Kurven darstellen, so dass man von jedem der Punkte der Trajektorie eindeutig auf ihren weiteren Verlauf schließen kann. Bekannt sind sie aus der Bewegungsmechanik, in der man sich Trajektorien relativ einfach als dreidimensionale räumliche Bewegung vorstellen kann.

In der Beschreibung von Flugbewegungen erweitert man ein dreidimensionales kontinuierliches Flugprofil um eine vierte Dimension, die Zeit, und spricht nunmehr von 4D-Trajektorien.

Durch 4D-Trajektorien lassen sich nicht nur die speziellen Flugeigenschaften der einzelnen Flugzeuge, sondern auch äußere Einflüsse wie beispielsweise das Wetter optimal abbilden und erlauben so eine Flugführung mit deutlich höherer Genauigkeit als bei traditionellen Methoden. Eine wichtige Vorraussetzung um Optimierungen hinsichtlich  Lärmvermeidung und Kerosinverbrauch vorzunehmen.