Astronomiska koordinatsystem är inom astronomin system för att ange astronomiska objekts position på himmelssfären. Koordinatsystemen kan ange en position i en 3-dimensionell rymd, eller endast riktningen av föremålet på himmelssfären, om dess avstånd inte är känt eller inte viktigt.
Koordinatsystemen implementeras i antingen sfäriska koordinater eller kartesiska koordinater. Sfäriska koordinater, beräknade på himmelssfären, är analogt med det geografiska koordinatsystemet som används på ytan av jorden. Dessa skiljer sig i sitt val av grundplan, som delar himmelssfären i två lika halvklot längs en storcirkel. Rektangulära koordinater, i lämpliga enheter, är helt enkelt den kartesiska motsvarighet till sfäriska koordinater, med samma grundläggande (x,y)-plan och primär (x-axel)-riktning. Varje koordinatsystem namnges efter sitt val av grundplan och origo.