Une église à plan centré est un type d'église dont le plan est massé (circulaire ou polygonal) par opposition au plan basilical. Ce type de plan s'accompagne souvent d'une coupole.
Les églises à plan central trouvent leur origine dans les palais romains : salles octogonales de la Domus Aurea (64) et de la Domus Augustana (92), pavillon des jardins de Licinius (temple de Minerve Medica, vers 300). Le palais d'Antiochos (416-418) à Constantinople présente une structure similaire. Il s'agit d'édifices polygonaux entourés de niches, d'exèdres et de vestibules et surmontés d'une coupole. Le plan centré sera repris par les mausolées païens, puis par les martyriums.
En dehors de ces derniers, les premières églises chrétiennes à plan centré apparaissent en Syrie à la fin du Ve et au début du VIe siècle.
Le plan centré à coupole se répand alors dans l'Empire byzantin, pour deux raisons :
À Constantinople, le plus vieil exemple connu est Saint-Polyeucte (entre 524 et 527), où l'influence du plan basilical est encore perceptible (longueur et parallélisme des trois nefs). Saints-Serge-et-Bacchus (518 – 519 ou 520) est une église à plan centré, inspirée des édifices palatiaux. Sainte-Sophie (532-537) est essentiellement une église à plan centré ; l'influence de la basilique ne se manifeste que dans la longueur de la nef centrale. La basilique Saint-Vital de Ravenne est également construite vers la même époque. Rapidement, le plan centré devient prédominant dans l'architecture byzantine et à partir du IXe siècle une de ses variantes va définitivement s'imposer : la « croix grecque inscrite ». Il s'agit d'un édifice carré, dans lequel est inscrit une croix aux branches de longueur égale dont le centre est surmonté d'un dôme. On retrouve notamment ce plan dans l’église du Myrélaion à Constantinople.
Le plan centré est courant dans l'architecture carolingienne (IXe siècle) et est moins fréquent dans l'architecture ottonienne (Xe siècle). Notons que les églises à double chœur sont perçues par certains auteurs comme proches des églises à plan centré.
Dans l'architecture romane, c'est surtout à l'époque de la maturité ou du roman tardif que furent construites des églises à plan centré. Il s'agit souvent d'églises du Saint-Sépulcre (Ségovie, Oxford, Neuvy-Saint-Sépulchre, Tomar, Torres del Río).
Le plan centré se développe en particulier dans certaines régions. Au XIe siècle, il est fréquent dans l'aire lombarde : San Salvatore à Almenno, San Lorenzo à Mantoue, l'ancienne cathédrale de Brescia, Saint-Sépulcre de Santo Stefano à Bologne. Par ailleurs, l'édifice circulaire avec abside se développe en Europe centrale à partir de la Bohême. Dans la Baltique, on trouve des églises circulaires à quatre support, à voûte articulée sur deux niveaux ou des structures carrées avec absides et tours (Kalundborg). En Provence et en Italie, on trouve des édifices octogonaux. Les églises dédiées à la Sainte-Croix ont souvent un plan en croix grecque (Trèves, Montmajour), tout comme la basilique Saint-Marc de Venise et la cathédrale Saint-Front de Périgueux.
Le plan centré est remis au goût du jour en Occident par l'architecture baroque.