L'héliocentrisme est une théorie physique qui s'oppose au géocentrisme en plaçant le Soleil (plutôt que la Terre) au centre de l'Univers. D’après les variantes plus modernes, le Soleil n'est plus le centre de l'Univers, mais un point relatif autour duquel s'organise notre propre Système solaire. Même si le sens de cette affirmation a varié depuis les premières théories héliocentriques, ce modèle reste globalement accepté pour décrire le Système solaire.
L'idée que le Soleil ne soit que le centre du Système solaire et que l'Univers en soit dépourvu apparaît dès 1584 dans les écrits du frère dominicain Giordano Bruno. La cosmologie moderne l'approuve pour deux raisons : d'une part, le Soleil lui-même est en révolution autour du centre galactique, et les galaxies elles-mêmes sont en mouvement, d'autre part, elle considère que l'Univers ne peut admettre de centre, ni même de point de vue privilégié — ce principe a été nommé principe de Copernic.
Bien que quelques précurseurs, comme Aristarque de Samos (vers 280 av. J.-C.), aient envisagé le mouvement de la Terre autour du Soleil, ce fut Nicolas Copernic qui proposa le premier, vers 1513, un modèle héliocentrique incluant la Terre et toutes les planètes connues à l'époque. Johannes Kepler établit vers 1609 un modèle plus précis du Système solaire, se démarquant notamment par l'introduction d'orbites planétaires non plus circulaires mais elliptiques, admettant le Soleil comme un de leurs foyers. On doit à Galilée les observations astronomiques et les premiers principes mécaniques justifiant l'héliocentrisme.
La théorie de l'héliocentrisme s'est opposée à la théorie du géocentrisme, lors de la controverse ptoléméo-copernicienne, entre la fin du et le début du : l'héliocentrisme fut l'objet d'interdits religieux, d'abord de la part des protestants (Luther condamna Copernic), puis, après une période d'intérêt, par l'Église catholique en 1616. Galilée fut condamné à se rétracter en 1633 pour son livre, le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde.