Giroskop je poimenoval Leon Foucault, francoski fizik, da bi prikazal vrtenje Zemlje. Prosto vrteči se disk, imenovan rotor, je bil nameščen na vrteči se osi v središču večjega, stabilnega kolesa. Ko se je zemlja vrtela na svoji osi, se je skupaj z njo vrtelo stabilno kolo, rotor pa se ni premaknil. Gibanje nameščenega kolesa je sledilo vrtenju zemlje, vrtelo se je okoli osrednjega diska in pokazalo vrtenje zemlje.
Običajno se v sodobnih žiroskopih rotor nenehno vrti. Nenehno vrtenje doda določene lastnosti žiroskopu in poveča njegovo uporabo. Tako kot vrtilna plošča, ki ostane ravna na nagnjeni površini, tudi središče vrtenja žiroskopa ne spremeni svoje orientacije. Vrtenje rotorja pomeni, da vsaka sprememba orientacije enako vpliva na vse točke na rotorju, zaradi česar se rotor vrti na fiksni osi. To se imenuje precesija.
Precesija ustvarja fiksno orientacijo. Rotor se vrti na fiksni osi, medtem ko se struktura okoli njega vrti ali nagiba. V vesolju, kjer so štiri točke kompasa nesmiselne, se kot referenčna točka za navigacijo uporablja os vrtečega se rotorja.
Poleg rotorja imajo sodobni žiroskopi običajno dva dodatna obroča, imenovana kardan, v središču večjega stabilnega obroča. Rotor se vrti na osi, ki je povezana z manjšim notranjim kardanom. Ta kardan se vrti na vodoravni osi, ki nastane zaradi njegove povezave z večjim zunanjim kardanom. Večji kardan se vrti navpično in se vrti na osi, ki je povezana s stabilnim zunanjim obročem.
Žiroskopi so v kompasih za letala, vesoljska plovila in čolne. Pri letalih se naklon in orientacija letala merita glede na enakomerno vrtenje žiroskopa. V vesolju, kjer je malo referenčnih točk za pomoč pri navigaciji, se vrteče središče žiroskopa uporablja kot orientacijska točka.
Masivni žiroskopi se uporabljajo za stabilizacijo velikih čolnov in nekaterih satelitov. Uporabljajo se tudi v sistemih za vodenje nekaterih raket. Izdelujejo celo zabavno otroško igračo.