差异自转，又名差动自转。是指一个天体在自转时不同部位的角速度互不相同的现象。差异自转在大多数非固体的天体中存在，比如星系、恒星、巨型气体行星等等；太阳系内则在太阳、木星和土星的表面出现。
据历史记载，伽利略·伽利莱在观测太阳黑子时首度察觉到此一现象，成为第一位观察到差异自转者。而后，克里斯托夫·赛因那(Christoph Scheiner)于1630年左右指出太阳在极区与赤道区的自转周期差异，与现今观测结论并无太多差别。
星体的自转来自于其在前恒星(prestellar)的吸积阶段(accretion phase)，以及对角动量的守恒而来。而差异自转的成因主要来自于星体自身结构内部的对流；由于恒星内部有温度梯度等影响，对流会使得内部及外部的物质进行类似置换的动作，而小区块物质本身带有恒星的部分角动量，不同区域的对流造成了恒星内部角速度分布的重新配置，而形成了差异自转的现象。需要注意的是，有时恒星风也是恒星损失角动量的来源。
盘状星系不像固体一样旋转，但会发生差异自转。星系旋转速度随半径的变化关系称为旋转曲线，它通常被看作是对星系质量轮廓的一种测量：
其中
