利用陀螺特性测量飞机航向的飞行仪表。航向陀螺仪的结构原理如图所示，其主要部件是方位陀螺仪，外环轴（即方位轴）通过轴承竖直支承在仪表壳体内。陀螺转子高速旋转时，自转轴和装在外环上的航向刻度环靠陀螺稳定性稳定在一定方位上。飞机转弯时，仪表壳体与标线随同飞机相对航向刻度环转过的角度就是飞机航向的变化角。方位陀螺仪不能自寻地理方位，飞机所在地的地理北向随着地球自转和飞机的运动而不断地相对惯性空间转动,因此须随时修正陀螺自转轴的指向,才能正确地测量飞机航向角。一种最简单的修正方法是沿自转轴方向装一配重，产生绕内环轴的修正力矩，使陀螺绕外环轴不断进动。因修正力矩不能随纬度的变化和飞机运动速度的不同而改变，航向陀螺仪在长时间内测量航向的精度较低，故常用来测量飞机转弯时航向角的变化。
航向陀螺仪分为直读式和远读式。直读式航向陀螺仪又称陀螺半罗盘；远读式航向陀螺仪输出飞机航向角变化的信息，供指示器指示或作为陀螺磁罗盘和航向系统等飞行仪表设备的一个主要部件。为了避免飞机机动飞行时陀螺方位轴偏离地垂线而引起倾侧支架误差，有的航向陀螺仪在外环（方位环）外面还增加1～2个随动环,随动环由垂直陀螺仪输出的俯仰和倾侧信息控制,这可使外环（方位环）不受飞机姿态的影响而始终保持垂直方向，提高测量精度。
航向陀螺仪南京航空学院《航空陀螺仪原理》编写组编：《航空陀螺仪原理》，国防工业出版社，北京，1981。