旋转加速度计重力梯度仪是在近地空间唯一获得实际使用的重力梯度仪，主要用于地球物理勘探及辅助导航领域，如油气矿产资源勘探、地质调查、重力辅助导航等。具有灵敏度高、效率高、可用于移动平台（如飞机、飞艇、船、潜艇等）测量等特点。20世纪70年代初，美国贝尔航空航天公司（后被洛克希德马丁公司收购）在美国军方资助下开始研发旋转加速度计重力梯度仪，1982年研制出第一台海洋重力梯度仪样机，交付美国海军使用。20世纪90年代初，澳大利亚必和必拓公司与贝尔航空航天公司合作研发用于地质勘探的航空重力梯度测量系统，1997年研制出部分张量航空重力梯度仪，命名为Falcon航空重力梯度仪（AGG），1999年正式投入商业运行。2002年洛克希德马丁公司将其全张量海洋重力梯度仪升级为全张量航空重力梯度仪，命名为Air-FTG。

将4个（或8个）加速度计对称、正交地安装在一个低速转台上构成重力梯度仪（GGI），加速度计的敏感轴沿转台圆周的切线方向依次放置。工作时，GGI转台以特定的角速率旋转，转台的转动将加速度计的敏感轴和加速度计到转台中心的距离同时进行调制，因此四个加速度计输出组合后重力梯度信号被调制到转动频率的二倍频上，有效消除了转动噪声的影响。相对的两个加速度计的敏感轴反向安装，其输出组合差分后可以有效抑制转盘自身的平动加速度的影响，同时转盘中心的重力加速度也差分掉了，而且重力梯度信号强度增加一倍；进一步将两组相对加速度计的差分信号再次差分，可以有效抑制转盘自身的转动加速度的影响，并且进一步将相对放置的两个加速度计输出的重力梯度信号加倍。最后GGI转台的组合输出信号经过放大后，采用与GGI转台转动频率倍频的正弦和余弦信号分别进行解调，最后由两个相差90°的检波器处理，分别产生出重力梯度张量分量的两个约束方程，从而解算出重力梯度分量。更进一步，如果采用8个加速度计，从加速度计输出组合来看，将会增加重力梯度信号强度，但是增加系统的复杂性。类似地，由3个相互正交的GGI转台的输出可以得到重力梯度5个独立分量的6个约束方程，从而实现重力梯度全张量测量。

根据测量重力梯度分量不同，可分别部分张量和全张量重力梯度仪，部分张量重力梯度仪只有一个水平放置的GGI转台，如Falcon系统；全张量重力梯度仪由三个空间正交的GGI转台组成，如FTG系统。重力梯度测量的精度与作业方式等有关，如载体、运动速度、离地高度，甚至目标体几何特征。