ロバート・W・ウィルソン（Robert W. Wilson; 1936-  ）は、アメリカの天文学者、物理学者。テキサス州ヒューストン生まれ。1957年ライス大学を卒業、カリフォルニア工科大学へ進み、ジョン・ボルトンのもとで天の川の電波地図作りを手掛け、1962年に博士号を取得、1963年からニュージャージー州ホルムデルのベル研究所に所属した。そこでペンジアス（A.Penzias）とともに、高性能電波アンテナの開発研究を行なっている最中に、宇宙マイクロ波背景放射である電波ノイズを観測した。これはビッグバン宇宙論を実証する重要な発見だった。1970年にはチームを率いて、オリオン星雲などに含まれる一酸化炭素（CO）の回転スペクトル線を初めて検出している。

ペンジアスとウィルソンは1977年、全米科学アカデミーのヘンリー・ドレイパー・メダルを受賞、1978年にノーベル物理学賞を受賞した（ノーベル賞参照）。1994年までベル研究所に残り、ケンブリッジのハーバード・スミソニアン天体物理学センターの上級科学者に任命されている。
参考：https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1978/wilson/biographical/