Autorotacija je zrakoplovni izraz koji se koristi za opisivanje određenog ponašanja koje pokazuju i zrakoplovi s fiksnim i rotirajućim krilima, dok su u zraku. Međutim, stvarni pokret, iako je dobio isto ime, zapravo je prilično različit između ova dva tipa. U zrakoplovima i drugim letjelicama s fiksnim krilima, to je fenomen u kojem se avion nastoji zakotrljati na jedan ili drugi način i nastaviti se vrtjeti u istom smjeru, kada se približava zastoju. Mnogo složeniji u zrakoplovima s rotirajućim krilima, helikopter ili autožiro u stanju autorotacije stvaraju podizanje iz glavnog rotora, bez pomoći snage motora.
Autožiroskopi su jedinstveni po tome što njihov glavni rotor uvijek nema pogon, pa generiraju podizanje isključivo i namjerno putem autorotacije. Samo propeler u autožiru je pogonjen, a zadaća mu je isključivo pružanje usmjerenog potiska, a ne podizanja. Za usporedbu, helikopteri se obično samorotiraju samo kada su prisiljeni u hitnim situacijama nakon kvara motora. Međutim, fizika iza autorotacije u helikopterima i autožirom je ista.
U suštini, rotor se počinje autorotirati čim se počne okretati brže od motora koji ga pokreće. Opet, u slučaju autogria, to se događa odmah jer nema rotorskog motora. Matematika koja opisuje kako funkcionira autorotacija je složena. Općenito, međutim, on se oslanja na uravnoteženje različitih količina zakretnog momenta na vanjskim i unutarnjim dijelovima glavnog rotora. Ravnoteža se mora održavati stalnim, sitnim korekcijama kako bi se plovilo moglo kontrolirati.
Kako se zrak kreće prema gore kroz pokretni rotor, oblik njegovih lopatica uzrokuje njihovo prirodno okretanje. To se događa na isti način kao što se stropni ventilator može sporo okretati u kući s propuhom, čak i kada je isključen. U slučaju helikoptera, to znači da se letjelica može kontrolirati i sigurno sletjeti čak i bez snage motora. Mnogi zagovornici helikoptera tvrde da autorotacija, a rezultirajuća sposobnost pilota da zadrži kontrolu čak i kada nema kretanja prema naprijed, čini ih daleko sigurnijim od njihovih kolega s fiksnim krilima.
Autorotacija u helikopterima je mehanički omogućena posebnom vrstom spojke, poznatom kao jedinica slobodnog hoda. Pričvršćen na rotor, ovaj uređaj radi otprilike na isti način na koji automobilska spojka omogućuje automobilu da se nastavi kretati čak i dok je pritisnut. Jedinice sa slobodnim hodom rade samo u jednom smjeru, tako da je nemoguće da se rotori ikada zavrte na način koji se može smatrati pogrešnim i srušiti helikopter. Jedinice slobodnog hoda i autorotacija općenito su toliko kritični za let s rotirajućim krilima, da svi dizajni helikoptera s jednim motorom u Sjedinjenim Državama i brojnim drugim zemljama moraju dokazati da su sposobni za to prije nego što se smatraju plovidbenim.