(astronomi) en tänkt mycket avlägsen sfär med jorden (eller en annan himlakropp) i centrum, på vilken alla stjärnor och övriga synliga objekt på natthimlen kan tänkas vara lokaliserade, i den meningen att varje objekt projiceras på sfären
Från jorden ser det ut som om himmelssfären roterar ett varv kring planeten på 24 timmar.
Himmelssfären är ett närmast oumbärligt redskap vid angivelse av positioner på natthimlen.