เส้นผ่านศูนย์กลาง (อังกฤษ: diameter) คือเส้นตรงซึ่งลากผ่านจุดศูนย์กลางของรูปวงกลมไปบรรจบกับเส้นรอบวงทั้งสองข้าง ซึ่งรูปวงกลมนั้นอาจมาจากหน้าตัดของทรงกระบอก ทรงกรวย หรือทรงกลมก็ได้ เส้นผ่านศูนย์กลางมีความยาวเป็นสองเท่าของเส้นรัศมี เป็นคอร์ดที่ยาวที่สุดในรูปวงกลม และแบ่งรูปวงกลมออกเป็นรูปครึ่งวงกลมสองส่วนเท่าๆ กัน และสามารถเปลี่ยนไปได้ทุกทิศทางไม่กำหนด
เส้นผ่านศูนย์กลางจะสร้างมารถคำนวณได้โดยหาค่ารัศมีแล้วคูณสอง เพราะว่าความยาวของรัศมีหนึ่งเส้นเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผ่าศูนย์กลาง
ในทางวิศวกรรมศาสตร์ เส้นผ่านศูนย์กลางสามารถเขียนแทนได้ด้วยสัญลักษณ์ ? (ยูนิโคด: U+8960) ซึ่งมีลักษณะเป็นรูปวงกลมเล็กๆ ขีดทับด้วยเส้นตรงเอียงลงทางซ้าย มีประโยชน์ในการบ่งบอกขนาดของรูปวงกลม
