旋转钻井指在油气钻井过程中钻柱是旋转的这样一种作业方式，由地面动力机组驱动钻机的转盘，进而带动钻柱和钻头旋转以实现破岩，其优点是可由地面动力克服井筒加于钻柱的摩擦阻力进而可以钻得更深，其缺点是摩擦阻力会造成钻柱磨损，并且不便于实现定向钻进，于是产生了井下动力钻具及其滑动钻井工艺。
滑动钻井的核心是井下动力钻具，如涡轮钻具和螺杆钻具（由地面的钻井泵产生的水力能量驱动），或者电动钻具（由地面电力通过电缆驱动），它们都是直接驱动钻头旋转破岩，工作时除了钻头是旋转外钻柱并不旋转，而只是向下滑动。滑动钻井的优点是便于实现定向作业并消除了钻柱的旋转摩擦和磨损，其缺点是滑动摩擦（沿钻柱轴线方向）在深的水平井和大位移井中容易导致难以施加钻压的问题。
导向钻井技术是基于提高井眼轨迹控制水平的需求产生的。20世纪80年代中后期发展起来的导向钻井技术，其核心是利用弯壳体螺杆钻具（又称导向钻具）和随钻测量系统进行定向造斜和扭方位，此时是滑动钻进状态。适当的时候开动转盘带动钻柱和动力钻具旋转，钻出稳斜井段，此时是旋转钻进状态。钻井技术人员利用专用钻井软件来调整造斜段和稳斜段的长度，从而保证实钻井眼轨迹是贴近设计轨道的一条小幅度波浪线，这样就能以一趟钻实现造斜、降斜、变方位和稳斜，即不用起钻而达到连续控制，所以又称为“连续控制技术”。又因为导向钻井过程有滑动钻进又有旋转钻进，故又称为“复合钻井”。
几何导向是钻井轨迹控制只对设计的井眼轨道（几何参数）负责，即确保井眼几何参数的控制精度，只要准确钻入设计靶区就算完成任务，所以早期的导向钻井技术属于几何导向范畴。
地质导向除了要准确钻达靶区外，更重要的是要准确钻入油气储层，控制目标是增储上产，所以当原定的储层位置发生偏差时，钻井技术人员要进行随钻轨道设计并控制钻头按新的路径准确进入储层。由此可见，地质导向是几何导向的升级和发展。
综上所述，几何导向系统离不开信息测量传输（即MWD）和执行工具（导向钻具）；地质导向是在此基础上又增加了地质参数测量功能，为了能更准确地测量这些参数，在系统设计时专门在近钻头处布置了相应的传感器，这就构成了近钻头地质导向钻井系统。
20世纪90年代初期，国际钻井界在发展近钻头地质导向钻井系统的同时，几乎并列地研发了旋转导向钻井系统，这是油气钻井轨迹控制的又一新利器。旋转导向和地质导向的系统构成基本相同，都是集测量、传输与导向功能和部件于一体，二者的主要差别在于井下执行工具不同，因此表现为各有特点。
旋转导向钻井系统的技术核心是井下控制平台和执行工具。控制平台是执行工具的“大脑”，它由井下控制器和相应的电路组成。井下控制器的CPU存有预定的井眼轨道设计参数和控制软件，在实钻过程中，当测量参数传输到控制器并与设计参数进行比较，如误差超过预定值，则进行纠偏作业，即“闭环”的“负反馈”控制。井下相关参数可通过系统中的MWD上传到地面的计算机中（信号上传），以便技术人员进行监控。当地面的控制人员需要改变井下控制器的工作状态或修改相关参数时，可向井下传输作业指令（信号下传）加以实现。
执行工具是一个专用的短节，分为推靠式和指向式两种。推靠式执行工具，其中心有传递转矩的主轴穿过并与钻头连接，工具外壳随同钻柱一起旋转，外壳上装有导向翼肋及其液压驱动机构。翼肋一般为3～4条，位置靠近钻头。当井眼发生偏移需要纠正时，检测仪器将测到的信号传给井下控制器，由控制器计算确定应该在井壁相应方向上施加一定大小的推力，并控制旋转的翼肋在转过相应位置时伸出推压井壁，同时井壁对执行工具施加一个方向相反、大小相等的反作用力，进而推动钻头以达到纠偏的目的。指向式旋转导向钻井系统结构特征是工具有一个不旋转外套，内部有一个调整中心主轴偏斜角度的机构。当井下控制器发出纠偏指令，该机构会驱动主轴向所需方向产生预定大小的偏角，从而使钻头向这一方向钻进以达到纠偏的目的。
作为油气井井眼轨迹控制的新利器，旋转导向钻井系统在海上的大位移钻井、页岩气水平井钻井中获得广泛应用，技术也日渐成熟。它和近钻头地质导向钻井系统都属于国际钻井领域里的高端技术装备，也是衡量一个国家钻井技术水平高低的重要标志。进一步实现更高的造斜率和达到智能化控制水平，是其发展方向。