地球自轉是地球繞地軸自西向東的運動方式，從北極點上空看呈逆時針旋轉，從南極點上空看呈順時針旋轉。地球自轉軸與黃道面成66.34度夾角，與赤道面垂直。地球自轉是地球的一種重要運動形式，自轉的平均角速度爲7.292×10弧度/秒，在地球赤道上的自轉線速度爲465米/秒。地球自轉一週耗時23小時56分。
地球在自轉時同時繞太陽公轉，地球自轉一週需要23小時56分4秒，地球公轉一週需要365天5時48分46秒。在天文學上，將通常的一天稱爲一個太陽日，將地球自轉一週稱爲一個恆星日。我們每天經歷的晝夜更替，看到的日月星辰的東昇西落，都是地球自轉所產生的地理現象。
自轉速度的變化20世紀初以後，天文學的一項重要發現是，確認地球自轉速度是不均勻的。首先是長期減慢，這種變化使日的長度在一個世紀內大約增長1～2毫秒（約合每35,000年增長1秒），使以地球自轉週期爲基準所計量的時間，2000年來累計慢了2個多小時。
其次是週期性變化，20世紀50年代從天文測時的分析發現，地球自轉速度有季節性的週期變化，春天變慢，秋天變快，此外還有半年週期的變化。週年變化的振幅約爲20～25毫秒，主要是由風的季節性變化引起的。
還有不規則變化。地球自轉還存在着時快時慢的不規則變化。地球自轉減慢還與人類的活動有很大的關係，特別是人造地球衛星的發射，其反作用力讓地球自轉直接變慢，根據動量守恆的原理，這種因素應該是造成地球自轉變慢的最主要原因了。
