Con quay hồi chuyển hoạt động với cả ba trục tự do. Đĩa quay (rotor) sẽ giữ hướng trục quay của nó không phụ thuộc vào định hướng của khung ngoài

Con quay hồi chuyển đặc trưng bởi một số ứng xử như tiến động và chương động. Con quay hồi chuyển có thể được sử dụng để làm la bàn con quay, loại bổ sung hoặc thay thế la bàn từ (trên tàu, máy bay và phi thuyền không gian), để hỗ trợ tính ổn định (kính thiên văn Hubble, xe đạp, xe máy và tàu thuyền) hoặc được sử dụng làm một bộ phận của hệ dẫn đường quán tính. Các hiệu ứng hồi chuyển được sử dụng trong boomerang, yo-yo, và PowerBall. Một số thiết bị quay khác như flywheel cũng có cách hoạt động giống con quay hồi chuyển, mặc dù hiệu ứng hồi chuyển không được sử dụng.

Phương trình cơ bản miêu tả ứng xử của con quay hồi chuyển:

τ = d L d t = d ( I ω ) d t = I α {\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}={{d\mathbf {L} } \over {dt}}={{d(I{\boldsymbol {\omega }})} \over {dt}}=I{\boldsymbol {\alpha }}}

với các vec-tơ τ và L tương ứng là mô men xoắn và mô men động lượng, đại lượng vô hướng I là mô men quán tính, vec-tơ ω là vận tốc góc, và vec-tơ α là gia tốc góc.

Theo phương trình trên, momen xoắn τ vuông góc với trục quay, và do vuông góc với L, nên tạo ra chuyển động quay quanh trục vuông góc với cả τ và L. Chuyển động này được gọi là tiến động. Vận tốc góc của tiến động ΩP được tính từ tích vectơ:

τ = Ω P × L . {\displaystyle {\boldsymbol {\tau }}={\boldsymbol {\Omega }}_{\mathrm {P} }\times \mathbf {L} .} Tiến động trong con quay hồi chuyển

Dưới một mô men xoắn có độ lớn không đổi τ, vận tốc tiến động của con quay ΩP tỉ lệ nghịch với L, độ lớn mô men động lượng của nó là:

τ = Ω P L sin ⁡ θ , {\displaystyle \tau ={\mathit {\Omega }}_{\mathrm {P} }L\sin \theta ,\!}

với θ là góc giữa 2 vectơ ΩP và L. Do vậy, nếu con quay quay chậm lại (ví dụ như ảnh hưởng của masat), mô men động lượng của nó sẽ giảm và dẫn đến vận tốc tiến động tăng. Quá trình này cứ tiếp tục cho đến khi thiết bị không thể quay đủ nhanh để chịu được sức nặng của nó, khi nó dừng lại và rơi, chủ yếu là do masat chống lại tiến động gây ra bởi một tiến động khác.

Theo quy ước, 3 vectơ - mô men xoắn, quay và tiến động - hoạt động theo quy tắc bàn tay trái.

Để dễ dàng xác định được hướng của hiệu ứng con quay hồi chuyển, chỉ cần nhớ rằng một bánh xe lăn có xu hướng, khi nó nghiêng sang một bên, ngược lại với hướng nghiêng.