I. Gıyaseddin Keyhüsrev (Arap alfabesiyle: غياث الدين كيخسرو بن قلج ارسلان (Gīyās el-Dīn Keyhüsrev bin Kılıç Arslān)) (ö. 1211) Anadolu Selçuklu Sultanı ve II. Kılıç Arslan'ın oğludur. İki değişik dönemde tahta çıkmıştır.

II. Kılıç Arslan 1186'da ülkesini 11 oğlu arasında paylaştırılmıştı. Ancak daha kendisi hayattayken oğulları arasında veliahtlık mücadelesi başladı. II. Kılıç Arslan 1192'de ölünce I. Gıyaseddin Keyhüsrev diğer kardeşlerine üstün gelerek tahta çıktı. Ama 1196'da tahtını ağabeyi II. Süleyman Şah'a bırakarak geri çekilmek zorunda kaldı.

II. Süleyman Şah, 1204'te öldüğünde yerine bir süre II. Süleyman Şah'ın çocuk yaştaki oğlu III. Kılıç Arslan geçti. Ama 8 aylık bir süre içinde yeğenine üstün gelen I. Gıyaseddin Keyhüsrev 1205’te ikinci kez tekrar tahta çıktı. I. Gıyaseddin Keyhüsrev Karadeniz'deki ticaret yollarını kesen Trabzon Rum İmparatorluğu üzerine bir sefer düzenleyerek bu yolu yeniden Türklere açtı. Daha sonra önemli dış ticaret limanı olan Antalya'yı topraklarına kattı. I. Gıyaseddin Keyhüsrev, sultanların ülke topraklarını oğulları arasında paylaştırma geleneğine son vererek merkezi yönetimi güçlendirdi. iVilayetleri yönetmekle görevlendirilen şehzadeleri merkezi yönetime bağlı birer vali durumuna getirdi. I. Gıyaseddin Keyhüsrev 1211'de İznik İmparatoru I. Teodor Laskaris ile yaptığı Alaşehir Muharebesinde büyük bir zafer kazandı. Zaferden sonra harp meydanını dolaşırken bir Bizanslı tarafından şehid edildi.