Nel 1962, Timbergen propose di utilizzare la stessa forma funzionale della "legge di gravitazione universale" per analizzare i flussi commerciali internazionali. Head [2000] ha definito "base" la seguente espressione analitica:



in cui Fij è il flusso di export dal paese i al paese j o in alternativa il flusso totale fra i due paesi; G è una costante che dipende da diversi fattori; Mi e Mj rappresentano la massa economica rispettivamente del paese esportatore e di quello importatore (in genere rappresentate dal "PIL" e, talvolta, dalla “popolazione” o da entrambe le variabili); Dij rappresenta la distanza geografica fra i paesi considerati. La trasformazione logaritmica della precedente equazione consente di pervenire alla seguente funzione lineare:



in cui α è l'intercetta e la somma dei βn rappresenta la pendenza della retta. Dall'equazione (1), aggiungendo un termine di errore ε, si ricava il modello di regressione:



Il modello lineare (2) può essere stimato mediante una regressione OLS (Ordinary Least Square) cioè dei "minimi quadrati ordinari" utilizzando le osservazioni effettuate su una base campionaria.

Secondo quanto riportato da Head [2000], i coefficienti β1 e β2 dovrebbero essere pari all'unità ma, solitamente, nei vari lavori empirici, si riscontrano valori compresi fra 0,7 e 1,1. Il confronto fra i coefficienti β1 e β2 può essere utilizzato per alcune interpretazioni economiche. Secondo Feenstra, Markusen e Rose [1998] se β1 ≥ β2 si è in presenza del cosiddetto "home market effect" che si ha quando l'offerta di output di un paese cresce più della domanda interna stimolando in tal modo i flussi di esportazione; tale effetto, secondo gli autori, dovrebbe essere più intenso per i beni differenziati piuttosto che per quelli omogenei. In ogni caso, differenti valori dei coefficienti sono da interpretare in maniera diversa, a seguito di un'analisi delle peculiarità dei paesi e dei beni ai quali il modello è stato applicato.

Il coefficiente β3 dovrebbe assumere segno negativo (β3 < 0) in quanto la distanza viene utilizzata come "proxy" cioè come approssimazione dei costi di trasporto ma anche di altri fattori quali la deperibilità dei beni, i costi di comunicazione e di transazione e la "distanza culturale" che costituiscono, com'è ampiamente noto, un ostacolo al commercio internazionale. Infatti, le evidenze empiriche mostrano che il valore medio di tale coefficiente sia pari a -0,94: ciò può essere interpretato nel senso che un raddoppiamento della distanza avrebbe come effetto un dimezzamento del commercio fra i due paesi [Head, 2000].