שבוע החלל העולמי (באנגלית: World Space Week, בראשי תיבות: WSW) הוא מיזם חינוכי בינלאומי בחסות האו"ם. מטרת שבוע החלל היא העלאת המודעות לחקר החלל באמצעות קיום פעילויות רבות במועד קבוע מדי שנה, שייצרו התעניינות מצד הציבור והתקשורת. שבוע החלל העולמי מצוין מדי שנה בין ה-4 באוקטובר לבין ה-10 באוקטובר. שבוע החלל העולמי קיבל את חסות האו"ם לאחר ועידת החלל הגדולה שנערכה בשנת 1999 - UNISPACE III. החלטת העצרת הכללית של האומות המאוחדות קבעה את מועדי שבוע החלל, והחליטה כי משרד האו"ם לענייני החלל החיצון יפקח על הפעילויות ויפיק את הדו"חות השנתיים.
שבוע החלל העולמי נקבע בתאריכים רבי חשיבות להיסטוריה של חקר החלל - ה-4 באוקטובר (1957) מציין את מועד שיגורו לחלל של הלוויין הראשון, הספוטניק 1, וה-10 באוקטובר (1967) מציין את יום חתימתה של אמנת החלל החיצון, באו"ם, המסדירה את הפעילות האנושית והמחקרית בחלל.
במסגרת שבוע החלל העולמי מתקיימות מגוון פעילויות, הכוללות הרצאות, הקרנת סרטים, תצפיות כוכבים, שיגור רקטות, תחרויות וחידונים בנושאי חלל, ימי עיון, שעורים מיוחדים באקדמיה, סיור במפעלי ומתקני חלל, ועוד. הפעילויות מאורגנות בכל מדינה על ידי מתאם לאומי, והוא מספק חומרים ורעיונות לפעילות. באחריותו לכתוב את סיכום הפעילויות שנערכו במדינתו. מדי שנה מפרסם האו"ם דו"ח שנתי המסכם את שבוע החלל העולמי.
בשנת 2007 אורגנה תחרות בין תלמידים מרחבי העולם, והזוכה טס במטוס המדמה את תנאי חוסר הכבידה השוררים בחלל.
מדי שנה נבחר נושא מרכזי לפעילויות שבוע החלל העולמי. נושאי שבוע החלל העולמי בשנים האחרונות:
בשבוע החלל העולמי משתתפות כמאה שלושים ושתיים מדינות מרחבי העולם. ישראל שותפה למיזם החל משנת 2003.
שותפים גלובליים: יום האסטרואיד, אסטרונומים ללא גבולות (AWB), האגודה האסטרונומית של האוקיינוס השקט, Explore Mars, הפדרציה הבינלאומית לאסטרונאוטיקה, המצפה הבינלאומי להתבוננות בליל הירח, אגודת כפר הירח (MVA), התאחדות תעשיית הלוויינים (SIA), קרן החלל, המועצה המייעצת לדור החלל, SpaceRef, החלל לאנושות (S4H), חלל באפריקה, SSPI, SpaceWatch.Global, האגודה הפלנטרית, משרד האו"ם לענייני החלל החיצון, מודעות ליקום (UNAWE), WIA-Europe, הלילה של יורי.
שותפים אזוריים: בית הספר לאסטרונאוטים בצ'ילה.