天體（例如，恒星、氣態巨行星、行星、月球、小行星）的自轉周期可能指的是其恒星自轉周期，即該天體繞其自轉軸相對于背景完成一圈所需的時間 以恒星時間測量的恒星。 另一種常用的自轉周期是物體的朔望自轉周期（或太陽日），以太陽時為單位，它可能相差幾分之一轉或多于一轉以適應物體的部分 一天中的軌道周期。

對于固體物體，如巖石行星和小行星，自轉周期是一個單一的值。 對于氣體或流體物體，例如恒星和氣態巨行星，由于一種稱為差分旋轉的現象，自轉周期從物體的赤道到極點是不同的。 通常，氣態巨行星（如木星、土星、天王星、海王星）的自轉周期是其內部自轉周期，由行星磁場的自轉決定。 對于非球對稱的物體，自轉周期通常是不固定的，即使在沒有引力或潮汐力的情況下也是如此。 這是因為，雖然旋轉軸在空間中是固定的（根據角動量守恒），但它不一定固定在物體本身。 因此，物體圍繞旋轉軸的慣性矩會發生變化，因此旋轉速率也會發生變化（因為慣性矩和旋轉速率的乘積等于角動量，這 是固定的）。 例如，土星的衛星 Hyperion 就表現出這種行為，其自轉周期被描述為混亂。

根據定義，地球相對于太陽的自轉周期（平太陽日）由 86,400 秒的平太陽時組成。 這些秒中的每一秒都略長于 SI 秒，因為由于潮汐減速，現在地球的太陽日比 19 世紀略長。 1750 年至 1892 年間的平均太陽秒在 1895 年被西蒙紐科姆選為他的太陽表中的獨立時間單位。 這些表用于計算 1900 年至 1983 年間世界的星歷表，因此這一秒被稱為星歷秒。 1967 年，SI 秒等于星歷秒。

地球相對于恒星的自轉周期，被國際地球自轉和參考系統服務 (IERS) 稱為恒星日，是平均太陽時 (UT1) 的 86164.098 903 691 秒（23 小時 56 米 4.098 903 691 秒）。

地球的自轉周期相對于進動或移動的平均春分點，即它的恒星日，是平均太陽時 (UT1) 的 86164.090 530 832 88 秒（23 小時 56 米 4.090 530 832 88 秒）。 因此，恒星日比恒星日短約 8.4 毫秒。 IERS 提供 1623-2005 年和 1962-2005 年期間的平均太陽日長度（以 SI 秒為單位）。 最近（1999-2005）超過 86400 SI 秒的平太陽日的年平均長度在 0.3 毫秒和 1 毫秒之間變化，必須將其添加到上面平太陽時給出的恒星日和恒星日以獲得它們 以 SI 秒為單位的長度。