指一個天體圍繞另一天體公轉的同時也在自轉，其自轉周期與公轉周期相同，方向（按時針方向）也基本一致（方向一致，但可能不完全在同一平面上）的現象。又稱潮汐鎖定。
天文學術語。
比較著名的是月球的同步自轉：其結果是月球始終以“正面”朝向地球。在地球上只能夠看到月球的大約一半（因為自轉基本是勻速，而公轉是非勻速，加之月球軌道面與地球赤道面存在夾角，地球上長年觀察總共可以看到月球的59%左右。）
冥王星與其衛星“冥衛”之間，相互都是同步自轉。天文學家把它們比喻為一對手拉手對面跳舞的舞伴。
這種現象不是偶然，而是長期潮汐引力作用的結果。