การแข่งขันจักรยานชิงแชมป์โลก (อังกฤษ: World Cycling Championship) เป็นการแข่งขันจักรยานประเภทวันเดียวจบ ที่จัดการแข่งขันโดยสหพันธ์จักรยานนานาชาติ (Union Cycliste Internationale - UCI) จัดขึ้นครั้งแรกเมื่อ ค.ศ. 1927 ที่เยอรมนี และหมุนเวียนไปตามเมืองต่างๆทั่วยุโรป การแข่งขันจะจัดเมื่อสิ้นสุดฤดูกาลแข่งขันในแต่ละปี มักจะจัดหลังจบรายการวูเอลตา อา เอสปันญา ในเดือนกันยายนผู้ชนะการแข่งขันรายการนี้ จะได้รับการยกย่องว่าเป็น แชมป์โลก และมีสิทธิ์สวม "เสื้อสีรุ้ง" (rainbow jersey) ในการแข่งขันรายการอื่นๆ โดยแบ่งประเภทดังนี้การแข่งขันจักรยานชิงแชมป์โลก ถือว่ามีศักดิ์ศรีเทียบเท่ากับตูร์ เดอ ฟรองซ์ และจิโร เดอ อิตาเลีย ทั้งสามรายการถือว่าเป็น มงกุฎแห่งจักรยาน (The Triple Crown of Cycling)