En physique, un champ gravitationnel est un modèle utilisé pour expliquer l'influence d'un corps massif. L'influence s'étend dans l'espace qui l'entoure, produisant une force sur un autre corps massif. Ainsi, un champ gravitationnel est utilisé pour expliquer les phénomènes gravitationnels (effets). Il est mesuré en newtons par kilogramme (N/kg).
Dans le concept newtonien initial, la gravité était une force entre des masses ponctuelles. À la suite de Newton, Laplace a tenté de modéliser la gravité comme une sorte de champ de rayonnement ou de fluide. Depuis le XIXe siècle, les explications de la gravité se font en termes de modèle de champ, plutôt que d'attraction ponctuelle. Cette révolution a été provoquée par la théorie générale de la relativité d'Einstein. La plupart des scientifiques pensent que le champ gravitationnel et ses ondes gravitationnelles sont les interprétations physiques des équations de la relativité générale d'Einstein.
Dans un modèle de champ, plutôt que deux particules qui s'attirent, la masse des objets déforme l'espace-temps. Cette distorsion est ce qui est perçu et mesuré comme une "force". Dans un tel modèle, la matière se déplace d'une certaine manière en réponse à la courbure de l'espace-temps. On peut dire soit qu'il n'y a pas de force gravitationnelle, soit que la gravité est une force fictive.