Gyrotron on elektroniputken tai tyhjiöputken muoto, jota kutsutaan usein syklotroniresonanssimasteriksi, koska yksi sen yleisimmistä käyttötarkoituksista on syklotronien suuren energian fysiikan tutkimus. Gyrotronin etu on, että se voi tuottaa valtavia määriä radiotaajuista (RF) energiaa megawattialueella hyvin pienillä, vain muutaman millimetrin aallonpituuksilla, mikä ei ole mahdollista tavallisilla tyhjiöputkilla. Prosessi voi tuottaa valtavan määrän lämpöä, jota voidaan käyttää keramiikan sintraamiseen tai plasman lämmittämiseen fuusiotutkimusreaktoreissa. Gyrotroneja käytetään myös suoraan ydinmagneettisen resonanssin (NMR) kuvantamisessa kvanttimekaanisten vaikutusten havaitsemiseksi atomitasolla tai magneettikuvausmikroskopiassa (MRI) lääketieteellisiin diagnooseihin.
Periaate, jolla gyrotron toimii, muodostettiin ensimmäisen kerran teoreettisesti 1950 -luvun lopulla, kun elektronienergian suhteellisvaikutuksia tutkittiin ensimmäistä kertaa syklotroneissa. Ruiskuttamalla elektronivirtoja syklotronin sähkömagneettiseen kenttään samalla taajuudella havaittiin negatiivisen massan epävakautena tunnettu vaikutus. Elektronivirta pyrkii kasautumaan yhteen tavallisesta gyroradius- tai Larmor -säteestä aiheuttaen elektronien hidastuvan ja vapauttavan liike -energiaa prosessissa millimetrin aallonpituuden radiotaajuusenergiana tai säteilynä.
Varhaiset elektronisyklotroniresonanssienergiat osoittivat potentiaalin lämmittää plasmat fuusiotutkimuksessa, mutta tekniikka ja tieteellinen ymmärrys luotettavasti kykenevän gyrotron -järjestelmän luomiseksi tuli kypsäksi tieteeksi vasta 21. vuosisadan ensimmäisellä vuosikymmenellä. Tieteen ja tekniikan kehittyessä gyrotron-sovellukset jakaantuivat suuritehoisiin megawattijärjestelmiin fuusiotutkimusta varten ja vähäenergisiin 10–1,000 watin järjestelmiin NMR-spektroskopiaa varten. Kun laitteet tuottavat terahertsisäteilyä alueella 100–1 terahertsiä, niitä käytetään teollisissa sovelluksissa, kuten plasmadiagnostiikassa ja keraamisten yhdisteiden kuumennuksessa korkeassa lämpötilassa. Japanissa tehty tutkimus on myös lisännyt keskikokoisten ja suuritehoisten gyrotron-laitteiden tehokkuutta 50% vuodesta 1994 lähtien käyttämällä integroitua moodimuunninta, joka muuntaa tehokkaammin elektronisuihkun energian lämmöksi.
Koska gyrotron on eräs mikroaaltovahvistustyyppi stimuloidulla säteilypäästöllä (MASER) tai vapaa elektronilaser, joka tuottaa sähkömagneettisia kenttiä, sillä on jonkin verran samankaltaisuutta kuin tavanomaisen mikroaaltouunin toimintaperiaatteessa. Kannettavaa gyrotronia voidaan käyttää eri taajuuksilla, jotka ovat tyypillisesti 2-235 gigahertsiä, ja tämä tekee niistä hyödyllisiä laitteita ei-tappaville asejärjestelmille, joita Yhdysvaltain armeija kutsuu ADS (Active Denial System) -teknologiaksi. Gyrotroniin perustuva ADS -laite voidaan kohdistaa ihmisiä vastaan siten, että se lämmittää vesimolekyylejä ihon alle aiheuttamatta pysyviä kudosvaurioita. Tämä toimii pelotteena, jolla on teoreettisia sovelluksia väkijoukkojen hallintaan estääkseen mellakoita tai estääkseen vihollisen sotilaita tai siviilejä lähestymästä sotilaslaitoksia ja kaatuneita lentokoneita.