单自由度陀螺仪是指转子相对于壳体只能绕垂直于转子自转轴的一个轴自由进动的陀螺仪。单自由度陀螺仪以及它所组成的陀螺平台、平台罗盘，被广泛地应用在各种飞行器的惯性制导及姿态控制系统中。
单自由度陀螺仪基本原理如图所示，它由转子及内环组成。转子装置安装在内环轴承上，并以常值角速度ω绕自转轴z相对内环高速旋转，内环通过一对轴承与陀螺仪壳体相连，并且可以绕内环轴y相对壳体转动。内环轴y与转子自转轴z相互垂直，并且相较于一点o，该交点为陀螺仪的固定不动点，陀螺仪的所有角运动都是以某一瞬间角速度绕固定点o转动。由图可知，单自由度陀螺仪实际上有两个角自由度：
一是转子可以绕自转轴oz相对于内环旋转，转角用γ表示；
二是带有转子的内环可以绕内环轴oy相对于壳体转动，转角用β表示。
在单自由度陀螺仪的实际应用中，主要研究陀螺仪转子的自转轴oz的运动特性，即研究oz轴绕内环轴oy相对于壳体转角β的运动特性。因此，所谓单自由度陀螺仪，实际上是指oz轴只有一个转动自由度的陀螺仪。