בטופולוגיה, מרחב גאודזי הוא מרחב מטרי (עם מטריקה), שבו כל המרחקים נמדדים על ידי מסילות מתאימות. הדרישה המקובלת היא שלכל שתי נקודות x,y במרחב תהיה איזומטריה מן הקטע ל-X, המעבירה את נקודות הקצה ל-x ול-y. מרחב כזה הוא, כמובן, קשיר מסילתית. המסילה המתקבלת מ-x ל-y נקראת מסילה גאודזית, והיא מתארת את המרחק הקצר ביותר בין הנקודות.
בין הדוגמאות החשובות למרחבים גאודזים - יריעת רימןשלמה (ובפרט כל משטח רימן); וגרף שבו מקצים על כל קשת מטריקה של קטע ממשי. כל מרחב מטרי שלם שבו לכל x,y יש נקודה z ביניהן (נקודה כך ש-), הוא גאודזי.