Trong thiên văn học, mô hình địa tâm (tiếng Anh: geocentric model; từ tiếng Hy Lạp: geo "Trái Đất" và kentron "trung tâm") của vũ trụ là lý thuyết cho rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ và Mặt Trời cùng các thiên thể khác quay quanh nó. Hệ này được coi là hình mẫu tiêu chuẩn thời Hy Lạp cổ đại, được cả Aristotle và Ptolemaeus, cũng như đa số các nhà triết học Hy Lạp đồng thuận rằng Mặt Trời, Mặt Trăng, các ngôi sao, và những hành tinh có thể quan sát được bằng mắt thường đều quay quanh Trái Đất. Các ý tưởng tương tự cũng đã xuất hiện ở thời Trung Quốc cổ đại. Aristarchus xứ Samos đã đưa ra một mô hình nhật tâm của hệ mặt trời, nhưng rõ ràng ông ở phe thiểu số tin rằng Trái Đất không nằm ở trung tâm. Người Hy Lạp cổ đại và các nhà triết học thời Trung Cổ thường cho mô hình địa tâm đi cùng với Trái Đất hình cầu, không giống với mô hình Trái Đất phẳng từng được đưa ra trong một số thần thoại. Người Hy Lạp cổ đại cũng tin rằng những sự chuyển động của các hành tinh đi theo đường tròn chứ không phải hình elíp. Quan điểm này thống trị văn hoá phương tây cho tới tận trước thế kỷ 17. Mô hình địa tâm là quan điểm thống trị trước thời Cận đại; từ cuối thế kỷ 16 trở về sau nó dần bị thay thế bởi thuyết nhật tâm của Nicolaus Copernicus, Galileo Galilei và Johannes Kepler.