De hoofdspanningen zijn de maximale en minimale (extremum) extensionele (normale) spanningen in een spanningstoestand op een punt. De belangrijkste richtingen zijn de overeenkomstige richtingen. De hoofdrichtingen hebben geen bijbehorende schuifspanningen.
Een tweedimensionale spanningstoestand waarin slechts twee normale spanningen aanwezig zijn, wordt biaxiale spanning genoemd. Wanneer een lichaam wordt onderworpen aan biaxiale spanning, wordt er op gereageerd door directe spanningen (σx) en (σy) in twee onderling loodrechte vlakken, vergezeld van een eenvoudige schuifspanning (τxy).