当一个正在旋转的物体，它的旋转轴正在指着的方向没有受到外力的影响的时候，它是不会有任何改变的，陀螺仪就是利用这一原理制造出来的。陀螺仪在工作时要给它一个力，使它快速旋转起来，一般能达到每分钟几十万转，可以工作很长时间，接着使用不同的方法来记录下旋转轴指示的方向，同时自动地把数据信号送到控制系统中。
    简单来说，陀螺仪就是围绕着某个固定的支点而快速转动起来的刚体，平时所说的陀螺其实专指呈对称性的陀螺，它的质量是均匀分布的，形状是以轴为对称的，自转轴就是它的对称轴。在一定力矩的作用下，陀螺会一直在自转，而且还会围绕着一个不变的轴一直在旋转，称作陀螺的旋进或者是回转效应。这是在平时的生活中普遍存在的现象，例如很多孩子小时候玩的陀螺。
    传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。现代陀螺仪在结构上已不具备“陀螺”，只是在功能上与传统的机械陀螺仪同样罢了。光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，在很多的领域已经完全取代了传统的机械陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外，还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。
    陀螺仪按照它的用途来分，陀螺仪可被分为指示陀螺仪和传感陀螺仪。前者一般应用在飞行状态的指示中，当作领航和驾驶仪表来用；后者一般应用在飞行的物体处于运动状态的自动控制的系统之中。
    利用陀螺仪的动力学特性制成的各种仪表或装置，主要可以分为陀螺方向仪、陀螺罗盘、陀螺垂直仪、陀螺稳定器、速率陀螺仪和陀螺稳定平台，下面选择几种简要介绍下：
    陀螺方向仪是能给出飞行物体转弯角度和航向指示的陀螺装置。它是三自由度均衡陀螺仪，其底座固连在飞机上，转子轴提供惯性空间的给定方向。若开始时转子轴水平放置并指向仪表的零方位，则当飞机绕铅直轴转弯时，仪表就相对转子轴转动，从而能给出转弯的角度和航向的指示。由于摩擦及其他干扰，转子轴会逐渐偏离原始方向，因此每隔一段时间（如15分钟）须对照精密罗盘作一次人工调整。
    陀螺罗盘是供航行和飞行物体作方向基准用的寻找并跟踪地理子午面的三自由度陀螺仪。其外环轴铅直，转子轴水平置于子午面内，正端指北；其重心沿铅垂轴向下或向上偏离支承中心。转子轴偏离子午面时同时偏离水平面而产生重力矩使陀螺旋进到子午面，这种利用重力矩的陀螺罗盘称摆式罗盘。近年来发展为利用自动控制系统代替重力摆的电控陀螺罗盘，并创造出能同时指示水平面和子午面的平台罗盘。
    陀螺垂直仪是利用摆式敏感元件对三自由度陀螺仪施加修正力矩以指示地垂线的仪表，又称陀螺水平仪。陀螺仪的壳体利用随动系统跟踪转子轴位置，当转子轴偏离地垂线时，固定在壳体上的摆式敏感元件输出信号使力矩器产生修正力矩，转子轴在力矩作用下旋进回到地垂线位置。陀螺垂直仪是除陀螺摆以外应用于航空和航海导航系统的又一种地垂线指示或量测仪表。
    陀螺仪应用领域很广，传统的陀螺仪比较昂贵，基本用于军事、航空航天、技术和科学的研究和应用等方面，例如：陀螺的章动、炮弹的翻转、定向指示仪以及回转罗盘等等。随着科学技术的进步，可以做出小型化、低成本的陀螺仪产品，现在很多智能手机里面就装了微型陀螺仪，这就是一个很好的应用实例。