按转子转动的自由度分为二自由度陀螺仪(也叫三自由度陀螺仪)和一自由度陀螺仪(也叫二自由度陀螺仪)。前者用于确定飞行器的姿态角，后者用于确定姿态角速度，所以常被称为单自由度陀螺仪。
但是，通常根据陀螺仪传感器使用的支撑方法进行分类:
1.无球陀螺仪
这是一款经典陀螺仪。球轴承支撑是最早也是应用最广泛的支撑方式。轴承是直接接触的，所以摩擦力矩大，陀螺仪精度不高，漂移率每小时几度，但工作可靠，在精度要求不高的场合还是不用。
自由转子陀螺仪(二自由度陀螺仪)可以通过内外环轴的角度敏感元件测量两个姿态角。
2.液体浮动陀螺仪
它也被称为浮顶。内框架(内环)和转子形成一个密封的球形或圆柱形浮子组件。转子在浮子组件内高速旋转，浮子组件和壳体内充满浮子，产生所需的浮力和阻尼。浮力等于浮子组件重量的称为全浮顶；浮力小于浮子组件重量的浮顶称为半浮顶。
因为浮力支撑，摩擦力矩减小，陀螺仪精度高，但是因为无法定位，还是有摩擦力。为了弥补这一缺点，通常在液体悬浮的基础上增加磁悬浮，即漂浮的液体承受浮子组件的重量，磁场形成的推力使浮子组件悬浮在中心位置。
现代高精度单自由度液浮陀螺仪通常是液浮、磁悬浮、动压气浮三浮陀螺仪。这种陀螺仪的精度高于滚珠轴承陀螺仪，漂移率为0.01度/小时。而液浮陀螺需要较高的加工精度、严格的装配和精确的温度控制，因此成本较高。
3.静电陀螺仪
也叫电动浮顶。高压电极均匀分布在金属空心转子周围，在转子上形成静电场，通过静电力支撑高速旋转的转子。这种方法属于球面支撑，转子不仅可以绕旋转轴旋转，还可以沿垂直于旋转轴的任意方向旋转，因此属于自由转子陀螺类型。
只有静电场吸力，转子离电极越近，吸力越大，使转子处于不稳定状态。利用一套辅助电路来改变转子上的力，可以使转子保持在中心位置。静电陀螺以非接触方式支撑，没有摩擦，精度非常高，漂移率很低，10-10度/小时。它不能承受大的冲击和振动。其缺点是结构和制造工艺复杂，成本高。
4.柔性陀螺仪
带有安装在弹性支撑装置上的转子的陀螺仪。动力调谐挠性陀螺仪广泛应用于挠性陀螺仪中。它由内软杆、外软杆、平衡环、转子、传动轴和电机组成。
它依靠平衡环扭转运动时产生的动态反扭矩(陀螺扭矩)来平衡柔性杆支架产生的弹性扭矩，使转子成为无约束的自由转子。这种平衡正在被调整。
挠性陀螺是60年代迅速发展起来的惯性元件。由于其结构简单、精度高(类似于液浮陀螺仪)、成本低，在飞机和导弹上得到了广泛的应用。
5.激光陀螺仪
其结构原理与上述陀螺仪完全不同。激光陀螺其实就是一个环形激光器。用激光技术代替高速旋转的机械转子来测量物体相对于惯性空间的角速度，具有速率陀螺的功能。
激光陀螺的结构和工作原理如下:三角腔由热膨胀系数小的材料制成。在腔的每个顶点安装三个反射镜，形成一个闭合的光路。空腔被抽空，充入氦和氖，并配备电极以形成激光发生器。
激光发生器产生两个方向相反的激光束。当环形激光器静止时，两个激光器具有相同的光路，因此具有相同的频率。两个频率之差(频差)为零，干涉条纹为零。
环形激光器绕垂直于闭合光路平面的轴旋转时，与旋转方向一致的光的光路延长，波长增加，频率降低。另一束光则相反，因此存在频差，形成干涉条纹。
单位时间内干涉条纹的数量与旋转角速度成正比。激光陀螺的漂移率低至0.1~0.01度/小时，可靠性高，不受线加速度影响。它已应用于飞行器的惯性导航，是一种很有发展前景的新型陀螺仪。
6.MEMS陀螺仪
这是一款硅MEMS陀螺仪。大多数MEMS陀螺仪依靠相互正交的振动和旋转产生的交变科里奥利力。MEMS(micro-electro-mechanical systems)是指集成了机械元件、微传感器、微致动器、信号处理与控制电路、接口电路、通信和电源的完整的微机电系统。
MEMS陀螺仪利用科里奥利定理将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比的DC电压信号。其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术和封装技术实现量产。
