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En horlogerie, un tourbillon est un dispositif mécanique destiné à améliorer la précision des montres mécaniques en contrebalançant les perturbations de l'isochronisme du balancier dues à la gravité terrestre.
L'inventeur de ce mécanisme est Abraham-Louis Breguet (1747-1823), horloger Suisse, notamment fabricant de montres pour la royauté française.
Toute l'astuce de ce mécanisme réside dans le fait que l'on peut contrebalancer les effets de la gravité en faisant tourner le balancier et l'échappement sur eux-mêmes. Ce but est atteint grâce à une cage contenant l'ensemble régulateur de la montre et effectuant un tour complet en une minute. Il va sans dire que ce dispositif est très complexe à réaliser, c'est pourquoi il n'équipe que très peu de montres mécaniques.
Certaines montres de très haute horlogerie utilisent des tourbillons sur plusieurs axes, ou plusieurs tourbillons dont la moyenne est utilisée pour donner l'heure.
Le mécanisme dit « tourbillon » est encore appelé « cage tournante ». Abraham-Louis Breguet côtoie physiciens et scientifiques du Tout Paris où il est installé, et c'est au travers de ses rencontres que naissent les ébauches de ses futures inventions. Ayant comme tout horloger pour quête la recherche du « mouvement perpétuel parfait », il croise travaux et théories physiques pour les adapter à la science subtile de la mécanique horlogère.