ถนนนครราชสีมา (อังกฤษ: Thanon Nakhon Ratchasima) เป็นถนนสายหนึ่งในเขตดุสิต กรุงเทพมหานคร มีระยะทางเริ่มตั้งแต่ถนนลูกหลวง (แยกประชาเกษม) ท้องที่แขวงดุสิต ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ตัดกับถนนพิษณุโลก (แยกวังแดง) ถนนศรีอยุธยา (แยกหอประชุมทหารบก) ถนนอู่ทองนอก (แยกอู่ทองนอก) ถนนราชวิถี (แยกการเรือน) และถนนสุโขทัย (แยกสวนรื่นฤดี) ข้ามคลองสามเสนเข้าสู่ท้องที่แขวงถนนนครไชยศรี ไปสิ้นสุดที่ถนนอำนวยสงคราม (แยกร่วมจิตต์) ใกล้ที่ทำการไปรษณีย์ดุสิต
ถนนนครราชสีมาเดิมชื่อ "ถนนดวงดาว" เป็นถนนที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้สร้างขึ้น เป็นถนนในโครงการถนนอำเภอดุสิต ซึ่งทรงริเริ่มขึ้นพร้อม ๆ กับการสร้างพระราชวังดุสิตใน พ.ศ. 2441 ชื่อถนนดวงดาวมาจากเครื่องลายครามที่มีลายดาว ในนิยายจีนมักกล่าวถึงดาวที่เป็นเซียนต่าง ๆ เช่น ไท้แป๊ะกิมแซ "แซ" แปลว่า ดาว ต่อมาในวันที่ 16 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2462 รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้เปลี่ยนชื่อถนนดวงดาวใต้ตั้งแต่ถนนคอเสื้อ (ถนนพิษณุโลก) ถึงถนนใบพร (ถนนอู่ทองนอก) เป็น "ถนนนครราชสีมาใต้" ถนนดวงดาวในให้ยกเลิก และถนนดวงดาวเหนือตั้งแต่ถนนซางฮี้ใน (ถนนราชวิถี) ถึงคลองสามเสน เป็น "ถนนนครราชสีมาเหนือ"
เดิมกรุงเทพมหานครได้ติดตั้งป้ายชื่อถนนนครราชสีมาว่า "ถนนราชสีมา" ซึ่งเป็นชื่อที่ไม่ถูกต้อง ปัจจุบันได้แก้ไขแล้ว
