La ĉielosfero (aŭ ĉielsfero, ĉiela sfero, ĉiela volbo, firmamento) estas imaga, maldika sferoŝelo kun senfina diametro, t.e. direkta aŭ unueca sfero ĉirkaŭ la Tero.
Oni nomas ĝin ankaŭ firmamento. Tiu nomo devenas de la antikva ideo de sfero: oni imagis, ke la astroj estis pendigitaj de nevidebla ĉielosfero (latine firmamentum, fiksilo).
La sfero estas difinita tiel, ke ambaŭ polusoj troviĝas en la plilongigo de la terakso, vertikale super la terpolusoj. La ĉielekvatoro estas la projekcio de la terekvatoro sur la sferon.
Ne ekzistas en la universo absolutaj koordinatoj, ĉar ne ekzistas referencpunkto, de kie eblus kalkuli. Por tamen indiki pozicion de iuj astronomaj objektoj, ekzemple por katalogi ilin en astrokatalogo, por facile trovi ilin per teleskopo, oni difinis la teron kiel referencpunkton. Post tio eblas indiki koordinaton sur la ĉielsfero por indiki iun direkton vidita el la tero. La nulpunkto estas la printempa ekvinoksa punkto.