Mistrzostwa świata w kolarstwie szosowym – zawody organizowane od 1921 przez Międzynarodową Unię Kolarską (UCI). Początkowo na mistrzostwach rywalizowali tylko amatorzy, jednak od 1927 uczestniczą w nich także profesjonaliści, a od 1958 również kobiety.
Mistrzostwa świata dla zawodowców po raz pierwszy zorganizowano w niemieckim Nürburgring, a pierwszym zwycięzcą podczas wyścigu ze startu wspólnego okazał się Włoch Alfredo Binda.
W 1994 wprowadzono dodatkowo do programu mistrzostw jazdę indywidualną na czas. Pierwszym zwycięzcą w tej specjalności – we włoskiej miejscowości Agrigento został Brytyjczyk Chris Boardman (wcześniej już podczas MŚ w roku 1931 w Kopenhadze przeprowadzono wyjątkowo jazdę indywidualną na czas zamiast wyścigu ze startu wspólnego).
W latach 1921–1995 rozgrywano wyścig ze startu wspólnego dla amatorów. W tej rywalizacji polscy kolarze czterokrotnie zdobywali złote medale – w 1973 (Ryszard Szurkowski), 1974 (Janusz Kowalski), 1985 (Lech Piasecki) i 1989 (Joachim Halupczok). W 1996 zniesiono wieloletni podział na kolarstwo zawodowe i amatorskie, zastępując wyścig dla amatorów rywalizacją w kategorii U-23.
Każdy zawodnik z tytułem mistrza świata otrzymuje białą koszulkę, na której widnieją paski w barwach kół olimpijskich, popularnie zwaną „tęczową koszulką”. Przez następny rok mistrz zakłada taką koszulkę podczas swoich startów w zawodach w tej dyscyplinie i kategorii, w której zdobył tytuł. Czyli na przykład, mistrz świata w wyścigu ze startu wspólnego elity występuje w tęczowej koszulce w szosowych wyścigach wieloetapowych (oprócz etapów jazdy na czas) lub jednodniowych, a mistrz świata w jeździe indywidualnej na czas – tylko na etapach tego typu. Po upływie roku może używać tych kolorów nadal jako detal (np. na kołnierzyku lub rękawku koszulki). Kolory te mają zastosowanie we wszystkich dyscyplinach kolarskich.