În teoria grupurilor, grupul de simetrie al unui obiect geometric este grupul tuturor transformărilor în raport cu care obiectul este invariant(d), dotat cu operația de compunere(d). O astfel de transformare este o aplicație inversabilă a spațiului ambiant care transformă obiectul în sine însuși și care păstrează toată structura relevantă a obiectului.
Pentru un obiect într-un spațiu metric, simetriile sale formează un subgrup al grupului de izometrie al spațiului ambiant. Acest articol ia în considerare, în principal, grupurile de simetrie În geometria euclidiană, dar conceptul poate fi studiat și pentru tipuri mai generale de structură geometrică.