Een sterrenschip of interstellair ruimteschip is een ruimteschip dat speciaal is ontwikkeld om tussen verschillende planetenstelsels te reizen. Dit gaat dus verder dan de huidige ruimteschepen en -veren die slechts in een baan rond een planeet kunnen opereren of ruimteschepen die ontworpen zijn voor reizen tussen verschillende planeten.
De term van sterrenschip komt, mede doordat de verwezenlijking ervan niet heeft plaatsgevonden, vooral voor in de sciencefiction. De onbemande voertuigen die het verst van de Aarde geweest zijn (zie Voyagerprogramma en de Pioneerprogramma) worden niet tot de sterrenschepen gerekend, omdat zij niet daadwerkelijk in de buurt van andere sterren geweest zijn.
Er zijn enkele onderzoeken geweest die de mogelijkheden rond het bouwen van sterrenschepen onderzochten. Hierbij horen onder andere:
In fictie kunnen de meeste sterrenschepen sneller dan het licht reizen door gebruik te maken van aandrijving zoals de warpmotor of door te reizen door de hyperruimte. Een andere categorie sterrenschepen maakt gebruik van relativistische snelheden.