Το γυροσκόπιο ονομάστηκε από τον Leon Foucault, έναν Γάλλο φυσικό, σε μια προσπάθεια να καταδείξει την περιστροφή της γης. Ένας ελεύθερα περιστρεφόμενος δίσκος, που ονομάζεται ρότορας, ήταν τοποθετημένος σε έναν περιστρεφόμενο άξονα στο κέντρο ενός μεγαλύτερου, σταθερού τροχού. Καθώς η γη περιστρεφόταν γύρω από τον άξονά της, ο σταθερός τροχός περιστρεφόταν μαζί του, αλλά ο ρότορας δεν κινήθηκε. Η κίνηση του τοποθετημένου τροχού ακολούθησε την περιστροφή της γης, περιστρέφοντας γύρω από τον κεντρικό δίσκο και επιδεικνύοντας την περιστροφή της γης.
Συνήθως, στα σύγχρονα γυροσκόπια, ο ρότορας περιστρέφεται συνεχώς. Το συνεχές στύψιμο προσθέτει ορισμένες ιδιότητες στο γυροσκόπιο και αυξάνει τις χρήσεις του. Ακριβώς όπως μια περιστρεφόμενη κορυφή, η οποία παραμένει επίπεδη σε μια κεκλιμένη επιφάνεια, το κέντρο περιστροφής ενός γυροσκόπιου δεν αλλάζει τον προσανατολισμό του. Η περιστροφή του ρότορα σημαίνει ότι οποιαδήποτε αλλαγή στον προσανατολισμό επηρεάζει εξίσου όλα τα σημεία του ρότορα, αναγκάζοντας τον ρότορα να περιστρέφεται σε σταθερό άξονα. Αυτό ονομάζεται μετάπτωση.
Η μετάπτωση δημιουργεί έναν σταθερό προσανατολισμό. Ο ρότορας περιστρέφεται σε σταθερό άξονα ενώ η δομή γύρω του περιστρέφεται ή γέρνει. Στο διάστημα, όπου τα τέσσερα σημεία πυξίδας δεν έχουν νόημα, ο άξονας του περιστρεφόμενου ρότορα χρησιμοποιείται ως σημείο αναφοράς για την πλοήγηση.
Εκτός από τον ρότορα, τα σύγχρονα γυροσκόπια έχουν συνήθως δύο επιπλέον δακτυλίους, που ονομάζονται αντίζυμα, στο κέντρο ενός μεγαλύτερου σταθερού δακτυλίου. Ο ρότορας περιστρέφεται σε έναν άξονα που συνδέεται με το μικρότερο, εσωτερικό αντίζυγο. Αυτό το αντίζυγο περιστρέφεται σε έναν οριζόντιο άξονα που δημιουργείται από τη σύνδεσή του με το μεγαλύτερο, εξωτερικό αντίζυγο. Το μεγαλύτερο αντίζυγο περιστρέφεται κατακόρυφα και περιστρέφεται σε έναν άξονα που συνδέεται με τον σταθερό εξωτερικό δακτύλιο.
Τα γυροσκόπια βρίσκονται σε πυξίδες για αεροπλάνα, διαστημόπλοια και σκάφη. Στα αεροπλάνα, το βήμα και ο προσανατολισμός του αεροπλάνου μετρώνται σε σχέση με τη σταθερή περιστροφή του γυροσκοπίου. Στο διάστημα, όπου υπάρχουν λίγα σημεία αναφοράς που βοηθούν στην πλοήγηση, το κέντρο περιστροφής του γυροσκόπιου χρησιμοποιείται ως σημείο προσανατολισμού.
Ογκώδη γυροσκόπια χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση μεγάλων σκαφών και ορισμένων δορυφόρων. Χρησιμοποιούνται επίσης σε συστήματα καθοδήγησης σε ορισμένους πυραύλους. Φτιάχνουν ακόμη και ένα διασκεδαστικό παιδικό παιχνίδι.