1852'de Foucault cayroskopu (jiroskop) yaptı ve özelliklerini açıkladı: Hızla dönen bir tekerlekten oluşan bu aygıt, “dönme [[Eylemsizlik|eylemsizliği]]” adı verilen bir etki nedeniyle ekseninin yönünü değiştirmeye yönelik girişimlere kuvvetle karşı koyar. Tıpkı sarkaç gibi jiroskop da Dünya dönerken yıldızlara göre dönme açısını korur. Yer'in magnetik kutuplarını gösteren pusula yerine jiroskoptan yararlanılarak yapılan ve coğrafî kuzey-güneyi gösteren cayropusula, ilk kez 1910'da Alman silahlı kuvvetlerince kullanıldı. Günümüzdeyse hem yer, hem de uzay çalışmalarında bu cihazdan yararlanılmaktadır.
Foucault'nun bir başka büyük araştırması, o zamana kadar pek çok kez denenmesine karşılık tam olarak ölçülemeyen ışık hızı üzerinedir. Hızla dönmekte olan bir aynada bir görüntü oluşturup bu görüntüyü 20&
bsp;m uzaklıktaki bir başka aynaya yansıttı. Işık geri döndüğünde ilk ayna hafifçe dönmüş olduğundan bu aynada ilk görüntü ile farkı ışık hızına bağlı olan ikinci bir görüntü oluştu.
1850-1862 yılları arasında Foucault, ışık hızının havada 298.000 km/saniye olduğunu buldu. Bu değerin günümüzdeki geçerli değerden farkı, yalnızca yüzde bir oranındadır. Foucault, ayrıca iki ayna arasına içi su dolu bir cam boru yerleştirildiğinde hızın yüzde 25 kadar düştüğünü gördü ve böylece ışık hızının yol aldığı ortama bağlı olduğunu ortaya koydu.