Urządzenia tego typu początkowo były wykonywane mechanicznie jako masywny, obracający się z dużą prędkością wirnik oraz układu śledzącego zmiany jego położenia. Jego zasada działania polegała na wymuszaniu precesji wirnika zgodnie z zasadą wahadła Schulera. Rozwiązania te cechowały się wysoką dokładnością, lecz jednocześnie niską wytrzymałością mechaniczną oraz odpornością na przeciążenia.

Rosnące, wraz z rozwojem techniki rakietowej oraz lotniczej, wymagania stawiane żyroskopom sprawiły, iż opracowano mikroukłady elektromechaniczne cechujące się miniaturowym rozmiarem oraz większą odpornością na przeciążenia – jednak kosztem dokładności i podatności na wpływ temperatury. Układy tego typu chętnie stosowane są do stabilizacji bezzałogowców, ponieważ mają niską wagę i cenę oraz posiadają interfejsy analogowe lub cyfrowe do komunikacji z mikroprocesorami.