방사형 도시(放射形都市, radial city)는 도시계획에서 하나의 중심점을 기준으로 도로망이 사방으로 방사형으로 뻗어 나가는 형태의 도시를 말한다. 중심부에서 외곽 방향으로 직선 형태의 간선도로가 여러 방향으로 뻗어 있으며, 필요에 따라 방사형 도로들을 연결하는 순환 도로가 추가되기도 한다. 방사형 도로망에 순환 도로가 결합된 형태는 방사환상형 도시(放射環狀型都市)라고 별도로 구분한다.
방사형 도시 구조는 르네상스 이전 유럽의 일부 도시에서도 발견되지만, 근대 도시계획의 요소로서 본격적으로 정립된 계기는 18세기 미국 워싱턴 D.C.와 19세기 프랑스 파리의 도시 개조 사업으로 평가된다. 두 도시 모두 프랑스식 정원(베르사유 정원 등)에서 모티브를 얻어 계획되었으며, 궁전, 의사당, 기념물 등 도시의 랜드마크를 중심으로 방사형 가로망을 배치함으로써 도시의 미관을 조성하고 지도자의 권위를 높이려는 목적도 있었다. 이후 20세기에 이르기까지 전 세계 많은 도시들이 이 모델을 참고하여 도시 계획을 수립하였다.
방사형 도시의 주요 장점은 중심지에서 외곽 지역까지의 접근성이 뛰어나 이동 거리가 단축된다는 점이다. 반면 단점으로는 중심부로 교통이 과도하게 집중되어 혼잡이 발생하기 쉽고, 방사형으로 나뉜 토지 구획이 삼각형이나 사다리꼴 등 불규칙한 형태로 나와 격자형 도시에 비해 필지 분할과 토지 이용이 비효율적일 수 있다는 점이 지적된다. 또한 외곽 지역 간의 이동은 방사형 도로만으로는 원활하지 않아 순환 도로의 추가가 필요하다.
대표적인 사례로는 프랑스 파리(특히 에투알 개선문 주변), 미국 워싱턴 D.C., 덴마크 브뢴뷔 하베뷔(Brøndby Haveby) 등이 있다. 한국의 경우 대한제국 시기에서 일제강점기까지의 근대 기간에 방사형 도시 계획이 일부 적용되었는데, 서울 시청 앞 소공동 일대와 부산, 진해 등이 대표적이다. 특히 진해는 한국에서 보기 드물게 정석적인 방사형 도로망이 구축된 사례로 꼽힌다. 현대에 들어서는 단핵 도시에서 다핵 도시로의 전환과 함께 순환선이 추가된 방사환상형 도시가 더 널리 채택되고 있다.