Die Rollachse ist eine von drei Hauptachsen, die verwendet werden, um die Bewegung in einem dreidimensionalen Raum zu definieren und zu steuern. Die Rollachse wird hauptsächlich bei der Steuerung von Flugzeugen, U-Booten und Raumfahrzeugen verwendet und wird durch eine imaginäre Linie definiert, die von vorne nach hinten durch die Mitte eines Fahrzeugs oder Fahrzeugs verläuft. Gemessen in Drehgraden von Null bis 359, wird 0° auf der Rollachse als Fixpunkt im Raum bezeichnet, bei Flugzeugen und U-Booten in der Regel aufrecht und in Erdnähe. In Raumfahrzeugen kann der feste Nullpunkt jeder Punkt sein, der in Bezug auf die Fahrtrichtung des Raumfahrzeugs stationär zu sein scheint, wie die Erde, die Sonne oder die Umlaufebene, die von den Planeten bei ihrer Rotation um die Sonne zurückgelegt wird.
Wenn sich ein Flugzeug um seine Rollachse dreht, zeigt seine Nase weiterhin in Fahrtrichtung, während sich die Flügel um die Achse drehen. Die Rollachse steigt von 0° auf 359° im Uhrzeigersinn relativ zur Position des Piloten an. Bei einer Rollachse von 0° würde ein Flugzeug gerade und waagerecht fliegen; bei 90° würde das Flugzeug immer noch in Fahrtrichtung zeigen, aber der linke Flügel würde gerade nach oben und der rechte Flügel gerade nach unten zeigen. Bei 180° würde das Flugzeug gerade, aber kopfüber in Bezug auf die Erde fliegen.
Es gibt Umstände, unter denen der Fixpunkt einer Rollachse vorübergehend geändert wird, insbesondere beim Manövrieren oder Ausführen einer Aufgabe, die eine Bewegung relativ zu einem anderen Objekt erfordert. Ein Raumfahrzeug ändert die Definition seiner Rollachse, wenn es an ein anderes Raumfahrzeug oder eine Orbitalstation andockt. In diesem Fall wird das Zentrum der Andockvorrichtung zum Fixpunkt und alle Bewegungen des Raumfahrzeugs werden relativ dazu gemessen, bis der Andockvorgang abgeschlossen ist. Sobald dies abgeschlossen ist, kehrt die feste Referenz für die Rollachse entweder zu ihren früheren Definitionen zurück oder ändert sich wieder auf die Orbitalstation selbst, bis das Raumfahrzeug seine Nähe verlässt.
Die Rollachse funktioniert in Kombination mit zwei anderen Achsen, der Nickachse und der Gierachse, um jede relative Bewegung oder Richtung in einem dreidimensionalen Raum zu definieren. Die Nickachse ist eine gedachte Linie, die von links nach rechts durch die Mitte eines Fahrzeugs verläuft und deren Bewegung in Bezug auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs gemessen wird. Durch Drehen um die Nickachse ändert sich der Auf- und Ab-Winkel der Fahrzeugnase, wobei 0° waagerecht ist und 90° die Nase gerade nach oben zeigt. Die Gierachse verläuft von der Oberseite eines Fahrzeugs nach unten. Bei der Bewegung in der Gierachse dreht sich die Fahrzeugnase bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs horizontal nach links oder rechts.