激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度( Sagnac 效应)。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。激光陀螺仪的基本元件是环形激光器，环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成，内有一个或几个装有混合气体(氦氖气体)的管子，两个不透明的反射镜和一个半透明镜。用高频电源或直流电源激发混合气体，产生单色激光。为维持回路谐振，回路的周长应为光波波长的整数倍。用半透明镜将激光导出回路，经反射镜使两束相反传输的激光干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。
激光陀螺仪的光环路实际上是一种光学振荡器，按光腔形状分有三角形陀螺和正方形陀螺，腔体结构有组件式和整体式两种，一般三角型激光陀螺用的最多。典型的激光陀螺的结构是这样的：它的底座是一块低膨胀系数的三角形陶瓷玻璃，在其上加工出等边三角形的光腔，陀螺仪就由这样闭合的三角形光腔组成，三角形的边长安装在每个角上的输出反射镜，控制反射镜和偏量反射镜限定，在三角形的一条边上安装充以低压氦氖混合气体的等离子管。
激光陀螺仪需要突破的主要技原理术为漂移、噪声和闭锁阈值。
