ระบบพิกัดทรงกลม (อังกฤษ: spherical coordinates) เป็นระบบพิกัดสามมิติที่กำหนดตำแหน่งของจุดโดยใช้ระยะทางจากจุดกำเนิด มุมเชิงขั้ว ที่วัดจากแกนอ้างอิง และมุมทิศ ที่วัดจากทิศอ้างอิงของภาพฉายบนระนาบที่ตั้งฉากกับแกนในบางที่ ใช้พิกัดมุมยก หรือละติจูด แทนมุมเชิงขั้วระบบพิกัดทรงกลมใช้ได้ในหลายแขนงที่นอกเหนือจากคณิตศาสตร์ เช่น ระบบพิกัดภูมิศาสตร์และระบบพิกัดทรงกลมฟ้าแนวคิดของพิกัดทรงกลมเป็นการขยายระบบพิกัดเชิงขั้วมาใช้ในสามมิติ(ซึ่งทำได้สองวิธี อีกวิธีคือระบบพิกัดทรงกระบอก)สามารถขยายออกไปบนปริภูมิในมิติที่สูงขึ้น ได้เป็นพิกัดไฮเพอร์สเฟียร์