Verschiedene Großkreise (durchgezogene Linien). Neigung der 2 schwarzen Großkreise gegen den Äquator (blau) ca. 55° und 60°)

Ein Großkreis ist ein größtmöglicher Kreis auf einer Kugeloberfläche. Sein Mittelpunkt fällt immer mit dem Mittelpunkt der Kugel zusammen.

Im geografischen Koordinatensystem der Erde sind alle Längengrade (Meridiane, hier gelb) sowie der Äquator (blau) Großkreise. Alle anderen Breitengrade (gestrichelte Linien) sind keine Großkreise, sondern kleiner als der Kugeldurchmesser. Man nennt sie deshalb Klein- oder Nebenkreise.

Auf Großkreisen der Erde entspricht eine Bogenminute einer Seemeile, abgekürzt sm (engl. [nautical mile] = nm oder NM). Sie wird mit 1852 Metern festgesetzt (mittlerer Erdradius 6371 km). Weil die Erde um 0.3% von der exakten Kugelform abweicht, würde die Seemeile sonst um einige Meter variieren.

Die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf einer Kugeloberfläche - die sog. Orthodrome - ist immer Teil eines Großkreises. Deshalb führen Schiffahrts- und vor allem Flugrouten meist entlang von Großkreisen. Das Befahren der Erdkugel auf Orthodromen wird Großkreissegeln genannt; die "Großkreiskurse" erreichen etwas größere Breiten als der jeweilige Start- und Zielpunkt (z.B. München-Peking über Sibirien).

Da viele Landkarten (z.B. bei der Mercatorkarte) so dargestellt werden, dass die Breitengrade als gerade, waagrechte Linien erscheinen, wirken die Flugrouten trotz ihrer Kürze gekrümmt und verlaufen weiter polwärts (siehe auch Loxodrome). Um das Zeichnen zu vereinfachen gibt es spezielle Großkreiskarten (siehe Gnomonische Projektion), auf denen alle Großkreise als Gerade erscheinen, die Umgebung allerdings etwas verzerrt ist.

Auf dem Erdellipsoid und anderen Flächen wird die Orthodrome Geodätische Linie genannt. Sie ist eine Kurve höherer Ordnung (Abweichung vom Großkreis einer Kugel einige Promille) und entspricht dem Verlauf eines straff gespannten, reibungsfreien Fadens.

Auf Seekarten ist am rechten und linken Rand die geografische Breite aufgetragen, d.h. der jeweilige Ausschnitt des betreffenden Längen-Großkreises. Hier greift der Nautiker mit dem Stechzirkel eine Distanz ab und überträgt sie in die Seekarte oder anders herum.