Sumbu gulungan adalah salah satu dari tiga sumbu utama yang digunakan untuk mendefinisikan dan mengontrol gerakan dalam ruang tiga dimensi. Digunakan terutama dalam mengemudikan pesawat, kapal selam dan pesawat ruang angkasa, sumbu gulungan didefinisikan oleh garis imajiner yang berjalan melalui pusat pesawat atau kendaraan dari depan ke belakang. Diukur dalam derajat rotasi dari nol hingga 359, 0 ° pada sumbu putar direferensikan sebagai titik tetap di ruang angkasa, biasanya tegak dan sejajar dengan Bumi dalam hal pesawat terbang dan kapal selam. Dalam pesawat ruang angkasa, titik nol tetap dapat berupa titik mana pun yang tampak tidak bergerak dalam kaitannya dengan arah perjalanan pesawat, seperti Bumi, matahari, atau bidang orbit yang dilalui planet-planet saat mereka berputar mengelilingi matahari.
Ketika sebuah pesawat berputar pada porosnya, hidungnya akan terus mengarah ke arah perjalanan saat sayap berputar di sekitar porosnya. Sumbu gulungan meningkat dari 0 ° menjadi 359 ° searah jarum jam relatif terhadap posisi pilot. Pada sumbu putar 0°, sebuah pesawat akan terbang lurus dan rata; pada 90°, pesawat masih akan diarahkan ke arah perjalanan, tetapi sayap kiri akan mengarah lurus ke atas dan sayap kanan lurus ke bawah. Pada 180 °, pesawat akan terbang lurus tetapi terbalik dalam kaitannya dengan Bumi.
Ada keadaan di mana titik tetap dari sumbu gulungan akan berubah sementara, terutama saat bermanuver atau melakukan tugas yang membutuhkan gerakan relatif terhadap objek lain. Sebuah pesawat ruang angkasa akan mengubah definisi sumbu gulungannya saat berlabuh dengan pesawat ruang angkasa lain atau stasiun orbit. Dalam hal ini, pusat peralatan docking akan menjadi titik tetap dan semua pergerakan pesawat ruang angkasa diukur relatif terhadapnya sampai prosedur docking selesai. Setelah selesai, referensi tetap untuk sumbu putar akan kembali ke definisi sebelumnya atau berubah lagi ke stasiun orbit itu sendiri sampai pesawat ruang angkasa meninggalkan kedekatannya.
Sumbu roll berfungsi dalam kombinasi dengan dua sumbu lainnya, sumbu pitch dan sumbu yaw, untuk menentukan gerakan atau arah relatif dalam ruang tiga dimensi. Sumbu pitch adalah garis imajiner yang berjalan melalui pusat kendaraan dari sisi kiri ke kanan dan gerakan diukur dalam kaitannya dengan arah perjalanan kendaraan. Berputar pada sumbu pitch mengubah sudut atas dan bawah hidung kendaraan dengan 0 ° menjadi level dan 90 ° mengarahkan hidung lurus ke atas. Sumbu yaw berjalan dari atas kendaraan ke bawahnya. Saat bergerak dalam sumbu yaw, hidung kendaraan berputar secara horizontal ke kiri atau kanan dalam kaitannya dengan arah perjalanan kendaraan.