La théorie astronomique des paléoclimats est un modèle utilisé en sciences de la Terre pour expliquer le caractère cyclique des variations générales du climat au cours des temps géologiques. Cette théorie explique que l'énergie radiative reçue par la Terre en provenance de l'espace — essentiellement par le Soleil — est quantitativement affectée de variations à long terme, corrélées à celles de son orbite et de ses paramètres de rotation. Ces variations sont en outre périodiques et influencent le climat selon un motif cyclique (alternance de périodes glaciaires et interglaciaires, notamment). Il est possible d'en retrouver une trace dans les roches sédimentaires. La théorie astronomique des paléoclimats est l'explication classique des phénomènes de (dé)glaciation au Quaternaire, mais trouve également des applications pour des périodes plus anciennes de l'échelle des temps géologiques.