El giroscopi (del grec "skopeein= veure" i "gyros= gir") és un dispositiu mecànic que serveix per mesurar, mantenir o canviar l'orientació en l'espai d'algun aparell o vehicle.
Està format essencialment per un cos amb simetria de rotació que gira al voltant del seu eix de simetria. Quan el giroscopi és sotmès a un toc que tendeix a canviar l'orientació de l'eix de rotació, el seu comportament és aparentment paradoxal, ja que l'eix de rotació, en lloc de canviar de direcció com ho faria un cos que no girés, canvia d'orientació en una direcció perpendicular a la direcció "intuïtiva". Si està muntat sobre una suspensió de Cardan que minimitza qualsevol moment angular extern, o simplement gira lliure en l'espai, el giroscopi conserva l'orientació del seu eix de rotació davant forces externes que tendeixen a desviar-lo millor que un objecte no giratori; es desvia molt menys, i en una direcció diferent.
Presenta, per tant, dues propietats fonamentals: la inèrcia giroscòpica o "rigidesa en l'espai" i la precessió, que és la inclinació de l'eix en angle recte davant de qualsevol forca que tendeixi a canviar el pla de rotació. Aquestes propietats es manifesten en tots els cossos de rotació, inclosa la Terra. El terme giroscopi s'aplica generalment a objectes esfèrics o en forma de disc muntats sobre un eix, de manera que puguin girar lliurement en qualsevol direcció. Aquests instruments s'utilitzen per demostrar les propietats anteriors, per indicar moviments en l'espai o per a produir-los.
Aquest fenomen físic, l'efecte giroscopi, pot observar-se fàcilment i quotidianament amb les baldufes o amb monedes llançades per girar, per exemple, tot i que per suposat, qualsevol objecte giratori funciona de certa manera com un giroscopi. El gir al vol impartit pel jugador a una pilota de rugbi, o el d'una bala disparada des d'una arma amb l'ànima rallada per estabilitzar la seva trajectòria són exemples de l'aplicació de l'efecte.