心理旋轉是一種認知過程，指的是個體在腦海中想像並旋轉物體或圖像的能力。這種能力通常用於空間認知任務中，例如判斷兩個物體是否相同，或者從一個不同的角度識別一個物體。
心理旋轉的研究最早由心理學家Roger Shepard和Jacqueline Metzler在1971年進行。他們通過實驗發現，當人們被要求判斷兩個三維物體是否相同時，反應時間與物體之間的旋轉角度成正比。也就是說，物體在腦海中的旋轉角度越大，人們做出判斷所需的時間就越長。這一發現表明，心理旋轉是一個逐步、連續的過程，類似於實際物體的物理旋轉。
心理旋轉能力在日常生活中有廣泛套用，例如在導航、閱讀地圖、組裝家具等方面。此外，心理旋轉也被認為是空間智慧型的重要組成部分，與數學、工程、藝術等領域的成就密切相關。