Čini se da se žiroskopi ponašaju vrlo neobično, ali proučavanje njihove temeljne fizike pokazuje da oni reagiraju na vanjski svijet na vrlo logične i predvidljive načine. Ključ za razumijevanje žiroskopa je razumijevanje koncepta kutne količine gibanja. To je slično linearnom kolegu, ali uz neke značajne razlike.
Linearni zamah većina ljudi dobro razumije. Predmet koji se kreće nastoji to činiti u istom smjeru i brzinom, osim ako na njega ne djeluje vanjska sila. Kada se to dogodi, brzina ili smjer se mijenjaju na intuitivan način.
Kutni moment je sličan, ali vektor koji predstavlja njegov smjer poravnan je s osi spina. Kada sila djeluje na predmet koji se vrti, ona djeluje na ovaj vektor baš kao što bi djelovala u linearnom slučaju. Razlika je u tome što rezultirajuća promjena impulsa nije u smjeru sile već pod pravim kutom i na nju i na vektor impulsa.
Bilo koji predmet koji se vrti poprimit će žiroskopske karakteristike, ali učinak se naglašava ako je objekt izrađen s više mase koja je koncentrirana dalje od osi okretanja. To daje predmetu koji se vrti veći kutni zamah. Najučinkovitiji dizajni žiroskopa koriste veću i koncentriraniju masu koja je uravnotežena oko točke okretanja s malim trenjem.
Primarna kvaliteta žiroskopa je ta da je stabilan. Jednom kad se gryo zavrti, nastoji ostati u istoj orijentaciji, a svaka sila koja se primjenjuje za preusmjeravanje osi okreta susreće se s otpornom silom. To je poznato kao očuvanje kutne količine gibanja. Baš kao što brzi automobil nastoji nastaviti svojim putem, osim ako silna sila ne promijeni svoj zamah, vrtača se pokušava nastaviti vrtjeti sa svojom osi orijentiranom u istom smjeru.
Žiroskopi se široko koriste kao instrumenti u inercijskim referentnim uređajima. Mogu se naći u avionima, raketama i satelitima. Žiroskopski učinci nalaze se i kod češćih predmeta. Oni su odgovorni za stabilnost bicikla koji se kreće i yo-yo koji se vrti.
Najjedinstvenija karakteristika žiroskopa je precesija, koja uređaju daje očitu sposobnost da prkosi gravitaciji. Pokret koji djeluje protiv bilo koje sile koja pokušava preusmjeriti os centrifuge usmjeren je tako da žiroskop ostane uspravan. Umjesto da padne od sile gravitacije, on se pravom kreće bočno.
