천동설(天動說, geocentric theory)은 지구를 우주의 중심으로 설정하여, 태양, 달, 별들이 지구 주위를 공전한다고 설명하는 우주론적 모델이다. 이 이론은 고대 그리스의 철학자인 아리스토텔레스와 천문학자인 프톨레마이오스에 의해 발전되었으며, 중세 유럽에서 널리 받아들여졌다.

프톨레마이오스의 제안한 지구 중심의 우주 모델은 '알마게스트'라는 저서에 정리되어 있으며, 이 책은 약 14세기까지 천문학의 권위 있는 참고서로 사용되었다. 천동설에서는 지구가 중력을 받아 일정한 위치에 고정되어 있고, 모든 천체가 이를 중심으로 원형 궤도로 돌고 있다고 설명된다.

그러나 16세기 동안 코페르니쿠스의 태양 중심설(정설)이 등장하면서 천동설은 대체되기 시작했다. 갈릴레오 갈릴레이와 요하네스 케플러의 연구가 이론을 뒷받침하며, 결국 아이작 뉴턴의 만유인력법칙이 확립되면서 천동설은 과학적 근거가 부족한 이론으로 평가되었다. 현대 천문학에서는 태양이 은하단의 중심에 위치하고, 지구는 태양을 중심으로 공전하는 행성 중 하나로 이해되고 있다. 천동설은 역사적으로 중요한 과학적 이론으로, 우주에 대한 인식의 변화를 상징하는 사례로 여겨진다.