自转周期（英语：Rotation period）在天文学中是指当一个物体绕着自己的转轴（英语：Rotation around a fixed axis），相对于背景的恒星完成一次完整转动的时间。自转周期和行星的恒星日有所不同之处在于，后者还包含了行星公转太阳所需要的额外旋转量。
对一个固体的天体，像是行星和小行星，自转周期只有一个数值。对气体/流体，像是恒星和气体巨星，自转周期从赤道到极点的周期都不相同，这称为较差自转。通常情况下，气体巨星（木星、土星、天王星和海王星）是内部的自转周期，是测量行星的磁场转动来认定的。对于不对称的非球体天体，即使没有重力或潮汐力的影响，自转周期通常是不固定的。这是因为虽然自转轴在空间中是固定的（依据角动量守恒），但在天体本身却不一定是固定的。正因为如此，天体绕着自转轴的转动惯量可以各不相同，因此转动的速率会改变（角动量是质量、速度与力距的乘积）。土星的卫星Hyperior就表现出这种行为，这样的自转周期被称为混沌。
地球相对于太阳的自转周期（平太阳日）是平太阳时的86,400秒。这个秒的每一秒都比国际单位制的秒稍微长一点点，因为地球受到潮汐加速的影响，现在的一天比在确定秒长度的19世纪长了一点点。在1750年1892年间的平太阳秒是西蒙·纽康在1895年在他独力制定的太阳表中选定的。这个表被用来计算1900年至1983年间的星历表，所以这个秒被称为星历秒。国际单位制的秒在1967年被制定为与星历秒相等。
地球相对于固定恒星的自转周期称为恒星日（stellar day），由国际地球自转服务（IERS）确定其长度为86164.098 903 691 秒平太阳时（UT1）(23h 56m 4.098 903 691s 。 地球的自转周期相对于岁差或平春分点的移动，被误称为恒星日（sidereal day），是86164.090 530 832 88 秒的平太阳时（UT1） (23h 56m 4.090 530 56 23 832 88 s），因而sidereal day比stellar day短了大约8.4 ms.。1623年至2005年和1962年至2005年的平太阳日在国际单位制秒的长度，可以参考IERS的资料。最近（1999年至2005年）平太阳日的平均年度长度，超过国际单位制的86,400秒约在0.3ms和1ms之间。必须在sidereal day和stellar day添加4秒，才能获得平太阳日的长度。
以下是一些著名太阳系天体的自转周期，其中自转周期以逆时针（由西向东）转动为正，顺时针（由东向西）转动为负。
