Autorotācija ir aeronavigācijas termins, ko izmanto, lai aprakstītu konkrētu uzvedību, ko demonstrē gan fiksētu, gan rotējošu spārnu lidmašīna, atrodoties augstumā. Tomēr faktiskā kustība, lai gan tai ir tāds pats nosaukums, patiesībā ir diezgan atšķirīga starp šiem diviem veidiem. Lidmašīnās un citos kuģos ar fiksētiem spārniem tā ir parādība, kad lidmašīnai ir tendence ripot vienā vai otrā virzienā un, tuvojoties stendam, turpināt griezties tajā pašā virzienā. Daudz sarežģītāk rotējošo spārnu lidmašīnās, helikopters vai autožiro, kas atrodas autorotācijas stāvoklī, ģenerē pacelšanos no galvenā rotora bez dzinēja jaudas palīdzības.
Autožirosi ir unikāli ar to, ka to galvenais rotors vienmēr ir bez piedziņas, tāpēc tie rada pacelšanos tikai un mērķtiecīgi, izmantojot autorotāciju. Tikai autožiro dzenskrūve tiek darbināta, un tā uzdevums ir nodrošināt tikai virziena vilci, nevis celt. Salīdzinājumam, helikopteri parasti automātiski rotē tikai tad, ja tie ir spiesti to darīt ārkārtas situācijās pēc dzinēja atteices. Tomēr fizika aiz autorotācijas helikopteros un autožirosos ir tāda pati.
Būtībā rotors sāk automātiski griezties, tiklīdz tas sāk griezties ātrāk nekā dzinējs, kas to darbina. Atkal, autogryo gadījumā tas notiek uzreiz, jo nav rotora dzinēja. Matemātika, kas apraksta autorotācijas darbību, ir sarežģīta. Tomēr kopumā tas balstās uz dažāda lieluma griezes momenta līdzsvarošanu galvenā rotora ārējā un iekšējā daļā. Līdzsvars jāuztur ar pastāvīgām, nelielām korekcijām, lai kuģis būtu vadāms.
Kad gaiss virzās augšup pa kustīgu rotoru, tā lāpstiņu forma liek tiem dabiski griezties. Tas notiek līdzīgi kā griestu ventilators var lēnām griezties caurvējā mājā, pat ja tas ir izslēgts. Helikopteru gadījumā tas nozīmē, ka kuģi var vadīt un droši nolaisties pat bez dzinēja jaudas. Daudzi helikopteru atbalstītāji iebilst pret autorotāciju, un no tā izrietošā pilota spēja saglabāt kontroli pat tad, ja nav kustības uz priekšu, padara tos daudz drošākus nekā viņu līdzinieki ar fiksētiem spārniem.
Autorotācija helikopteros ir mehāniski iespējama ar īpaša veida sajūgu, kas pazīstams kā brīvgaitas vienība. Šī ierīce, kas piestiprināta pie rotora, darbojas aptuveni tādā pašā veidā, kā automašīnas sajūgs ļauj automašīnai turpināt kustību pat tad, kad tā ir nospiesta. Brīvgaitas bloki darbojas tikai vienā virzienā, tāpēc nav iespējams, ka rotori kādreiz grieztos tā, ko varētu uzskatīt par nepareizu, un nobrauktu helikopteru. Brīvgaitas vienības un autorotācija parasti ir tik svarīgas lidojumam ar rotējošu spārnu, ka visiem viena dzinēja helikopteru projektiem ASV un daudzās citās valstīs ir jāpierāda, ka tie ir spējīgi, lai tos uzskatītu par lidojumderīgiem.