Em astronomia, heliocentrismo é a teoria que em que o Sol está, numa interpretação estrita, estacionário no centro do universo; ou em sentido lato, situado aproximadamente no centro do sistema solar, no caso do heliocentrismo renascentista. A origem desta palavra é grega (Helios = sol e kentron =centro).
Neste modelo, o Sol encontra-se no centro, e em seu redor orbitam, por ordem de distância relativamente a ele, Mercúrio, Vénus, Terra, Lua, Marte, Júpiter, Saturno, e as estrelas fixas (ver figura).
Atualmente sabe-se que o Sol apenas pode ser considerado como o centro do Sistema Solar, não estando sequer perto no centro da nossa galáxia.
Historicamente, o heliocentrismo era oposto ao geocentrismo, que colocava a Terra no centro do universo. Apesar das discussões da possibilidade do heliocentrismo datarem da antiguidade clássica, somente 1800 anos mais tarde, no século XVI, o tema ganhou notoriedade explícita ao suscitar e estabelecer o divórcio entre o pensamento dogmático religioso e o pensamento científico; a ele e ao julgamento de Galileu perante a Santa Inquisição remontando as origens da ciência em aceção moderna. Àquela época, o matemático e astrónomo Nicolau Copérnico foi o primeiro a apresentar um modelo matemático preditivo consistente e completo de um sistema heliocêntrico. Ainda sem a acurada precisão e um pouco confuso, contudo, o modelo de Copérnico foi mais tarde reestruturado, expandido e aprimorado por Johannes Kepler. A explicação física causal para o modelo de Kepler foi fornecida por Isaac Newton através da lei da atração universal, sendo o modelo então estabelecido de grande valia até hoje.
Galileu Galilei defendeu o heliocentrismo - com a terra no centro do sistema solar - e alegou que eles não eram contrários a estas passagens na Escritura. Ele assumiu a posição de Agostinho sobre a Bíblia: não tomar todas as passagens literalmente quando a escritura em questão é um livro de poesia e músicas, não um livro de instruções ou história. Os autores da Bíblia escreviam da perspetiva do mundo terrestre, e deste ponto de vista o sol nasce e se põe. De fato, é a rotação da Terra que dá a impressão que o Sol está se movimentando pelo céu.
A ideia que a visão heliocêntrica também não era verdadeira de uma forma mais estrita foi alcançada em passos, vindo a ser consolidada na época de Galileu. O Sol passou aos poucos a ser considerado mais uma estrela, de entre muitas outras. No século XX, mesmo antes da descoberta de que havia muitas galáxias, este assunto já não era discutido.
Mesmo se a discussão está limitada ao sistema solar, o Sol não está no centro geométrico da órbita de nenhum planeta, mas no foco da órbita elíptica (modelo de Kepler). Além disso, considerando que a massa de um planeta não pode ser negligenciada em comparação à massa solar, o centro de gravidade do sistema solar está levemente deslocado do centro do Sol.
Assim, o modelo heliocêntrico defende que:
O Sol encontra-se no centro do Universo.
A Terra roda sobre si própria e em torno do Sol.
Todos os outros objetos celestes giram em torno do Sol
Nos cálculos modernos, a origem e orientação de um sistema de coordenadas geralmente precisam ser selecionados, por razões práticas, e nestes sistemas a origem na massa, massa solar ou centro de massa do sistema solar são frequentemente selecionadas. Estas seleções de coordenadas derivam de modelos que possuem certamente implicações não só práticas como também filosóficas e físicas.