雖然自轉旋翼機在外形方面與直升機非常相似，但在原理和結構方面，旋翼機和直升機卻有著本質的不同，而其中最大的不同就在於兩種飛機看似相同的旋翼身上。

直升機的旋翼是直升機的唯一動力源，它既要提供升力，又要提供飛行時所需的動力，並且還要控制飛行的方向。因此，集諸多重任於一身的直升機旋翼以及相應的傳動系統異常複雜，技術要求極高。

反觀旋翼機，它頭頂上大大的旋翼在飛行時是不和發動機傳動系統相連的，旋翼的旋轉完全依靠飛機前飛時相對氣流的吹動和自身慣性的作用，就好像一個大大的風車，而且這個“風車”只為飛機提供飛行時所需的升力。由於自行旋轉，旋翼機的旋翼傳遞給機身的扭矩很小，這樣旋翼機也就無需直升機那樣的尾槳來進行扭矩平衡。

另外，大多數旋翼機不能像直升機那樣進行垂直起降，而必須像固定翼飛機一樣經過滑跑才能起飛。但是，旋翼機的旋翼可以在起飛時透過離合器與發動機進行短暫的連線，雖然這不足以產生足夠的升力來垂直起飛，但旋翼的主動旋轉卻可以有效地減少飛機起飛時的滑跑距離，甚至從一座房子的屋頂就可以完成起飛。

在飛行過程中，旋翼機只可以向前飛行，而且旋翼總是向後傾斜的；直升機則可以向任意方向飛行甚至空中懸停，旋翼的傾斜角度也隨著飛行方向的變化而變化，這也是在飛行中區分兩種飛機最直觀的方式。