Dvě nevyváženosti (zde znázorněné jako šipky) mohou mít sice stejnou velikost, avšak jejich poloha je přesně o 180° proti sobě pootočena. Toto rozdělení nevyváženosti se již nemůže zjistit prostým odvalením rotoru, protože rotor nezaujme za klidu žádnou jednoznačnou polohu. Otáčející se rotor provádí klátivý pohyb kolem osy (kolmo k ose rotace), neboť obě nevyváženosti vytvářejí moment. Následně je tento druh nevyváženosti označován jako momentová nevyváženost.
Pro vyrovnání momentové nevyváženosti je potřebný opačný moment, tedy dvě stejně velké korekční nevyváženosti, které jsou ve vyvažovacích rovinách pootočeny vzájemně o 180°. Momentové nevyváženosti se musejí především zohlednit u dlouhých válcovitých rotorů. Pro vyvážení jsou proto obzvláště vhodné horizontální vyvažovací stroje.