心理旋轉（Mental Rotation）是一種認知心理學中的概念，指的是個體在腦海中想像並旋轉物體的能力。這種能力最早由心理學家羅傑·謝潑德（Roger Shepard）和傑奎琳·梅茨勒（Jacqueline Metzler）在1971年通過實驗提出。他們發現，人們在判斷兩個三維物體是否相同或鏡像時，通常會在腦海中將其中一個物體進行旋轉，直到它與另一個物體的方向一致，然後再進行比較。
心理旋轉的過程類似於實際物理旋轉，但完全在個體的意識中進行。研究表明，心理旋轉所需的時間與物體旋轉的角度成正比，即旋轉角度越大，所需時間越長。這一現象表明，心理旋轉是一種模擬物理旋轉的認知過程，而不是簡單的符號操作。
心理旋轉能力在空間認知、幾何學習、工程設計等領域具有重要意義。它不僅是衡量個體空間能力的重要指標，還被廣泛套用於認知神經科學的研究中，以探索大腦如何處理空間信息。