Армилля́рная сфе́ра (от лат. armilla – браслет, обруч, кольцо и сфера), древний астрономический инструмент, употреблявшийся уже в 3 в. до н. э. для определения экваториальных или эклиптических координат небесных светил. Армиллярная сфера состоит из нескольких металлических колец с делениями, снабжённых диоптрами; некоторые кольца могут поворачиваться вокруг своей центральной точки. Перед наблюдениями плоскости колец устанавливаются параллельно плоскости небесного экватора или эклиптики.

Армиллярная сфера лежала в основе описанных в трудах Клавдия Птолемея (2 в. до н. э.) приборов астролабон (греч. ἀστρολάβος, вин. падеж ἀστρολάβον) и метеороскоп (греч. μετεωροσκόπιον). Синесий Киренский (4–5 вв.) приписывал изобретение астролабона Гиппарху (2 в. до н. э.). Образцы античных армиллярных сфер не сохранились, но известны их изображения, в том числе на мозаике из «Дома Леды» в г. Солунто (на Сицилии, близ Палермо; 2-я половина 2 в. до н. э.). В результате арабских завоеваний и переводов греческих научных текстов армиллярная сфера стала известна исламским учёным. По описаниям известны примеры монументальных армиллярных сфер: в Каире при халифе аль-Хакиме (правил в 996–1021) из династии Фатимидов, в обсерватории Улугбека в Самарканде и др. В средневековой Западной Европе как дидактическое пособие армиллярные сферы известны не позднее 2-й половины 10 в. (в том числе у Герберта Орильякского, в 999–1003 гг. папа Римский под именем Сильвестр II). Для астрономических наблюдений использовались со 2-й половины 12 в., после появления латинского перевода «Альмагеста» Клавдия Птолемея. Армиллярные сферы были одним из главных инструментов наблюдений астрономов 15–16 вв. (Региомонтана, Николая Коперника, Тихо Браге и др.), с 17 в. вышли из употребления главным образом в связи с усовершенствованием телескопов. Как дидактическое пособие и художественный объект армиллярные сферы создавались и позднее. Крупнейшая известная армиллярная сфера (диаметр около 2 м, высота с основанием 3,7 м, общая ширина около 2,4 м) изготовлена в 1588–1593 гг. под руководством астронома А. Сантуччи по заказу Фернандо I Медичи, великого герцога Тосканского (правил в 1587–1609); ныне хранится в Музее Галилея, Флоренция.

В Китае армиллярные сферы (хунь тянь и – «прибор всеобъемлющего неба») использовались астрономами начиная со времени династии Хань. Изобретение прибора связывалось с астрономом Ло Сяхуном (рубеж 2–1 вв. до н. э.). Около 1090 г. астроном Су Сун создал прибор, соединявший в себе армиллярную сферу, небесный глобус и часы. Они были связаны системой зубчатых колёс, которые приводились в движение водой. Устройство, представлявшее собой башню высотой около 12 м, не сохранилось, известно по описаниям (Духовная культура Китая. Т. 5. 2009. С. 121–126).