กะโหลกศีรษะ (อังกฤษ: skull) เป็นโครงสร้างของกระดูกที่ประกอบขึ้นเป็นโครงร่างที่สำคัญของส่วนศีรษะในสัตว์ในกลุ่มเครนิเอต (Craniate) หรือสัตว์ที่มีกะโหลกศีรษะ ซึ่งรวมทั้งสัตว์มีกระดูกสันหลังทุกชนิด กะโหลกศีรษะทำหน้าที่ปกป้องสมองซึ่งเป็นศูนย์กลางของระบบประสาท รวมทั้งเป็นโครงร่างที่ค้ำจุนอวัยวะรับสัมผัสต่างๆ ทั้งตา หู จมูก และลิ้น และยังทำหน้าที่เป็นทางเข้าของทางเดินอาหารและทางเดินหายใจการศึกษาเกี่ยวกับกะโหลกศีรษะมีประโยชน์อย่างมากหลายประการ โดยเฉพาะการศึกษาในเชิงกายวิภาคศาสตร์เปรียบเทียบระหว่างสัตว์ชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นประโยชน์ด้านบรรพชีวินวิทยาและความเข้าใจถึงลำดับทางวิวัฒนาการ นอกจากนี้การศึกษาลงไปเฉพาะกะโหลกศีรษะมนุษย์ก็มีประโยชน์อย่างมากในการศึกษาด้านนิติเวชศาสตร์ ทันตแพทยศาสตร์ รวมทั้งมานุษยวิทยาและโบราณคดี