边际替代率（MRS）是指在维持效用水平不变的前提下，消费者增加一单位某种商品的消费数量时所需要放弃的另一种商品的消费数量。商品1对商品2的边际替代率的定义公式为：MRS₁₂＝－ΔX₁/ΔX₂。其中，ΔX₁、ΔX₂分别为商品1和商品2的变化量。如果商品数量的变化趋于无穷小，那么，无差异曲线上某一点的边际替代率就是无差异曲线在该点的斜率的绝对值。因此，求无差异曲线上任何一点的边际替代率，只要过该点作切线，这条切线的斜率的绝对值就是该点的边际替代率。
边际替代率具有递减的性质，边际替代率递减是指在维持效用水平不变的前提下，随着一种商品的消费数量的连续增加，消费者为得到每一单位的这种商品所需要放弃的另一种商品的消费数量是递减的。之所以会普遍发生商品的边际替代率递减的现象，其原因在于：随着一种商品的消费数量的逐步增加，消费者想要获得更多的这种商品的愿望就会递减，从而他为了多获得一单位的这种商品而愿意放弃的另一种商品的数量就会越来越少。
由于商品的边际替代率就是无差异曲线的斜率的绝对值，所以，边际替代率递减规律决定了无差异曲线的斜率的绝对值是递减的，即无差异曲线是凸向原点的。