Kotlina Fergańska (; , Fergana öröönü; , wodii Fargona; , Fierganskaja dolina) – wyżynna kotlina śródgórska w Azji Centralnej, między pasmami Tienszanu na północy a Ałajem i Górami Turkiestańskimi na południu, w dorzeczu Syr-darii, podzielona między Uzbekistan, Kirgistan i Tadżykistan. Rozciąga się na długości ok. 300 km i szerokości do 170 km. Zajmuje ok. 22 tys. km². Powierzchnia kotliny jest dosyć wyrównana i opada – ze wschodu na zachód – od 1000 m n.p.m. do 320 m n.p.m.
Kotlina jest pochodzenia tektonicznego i została utworzona w trzeciorzędzie. Wypełnia ją materiał skalny pochodzący z niszczenia pobliskich gór. Dno otaczają pasma neogenicznych i czwartorzędowych wzgórz, tzw. adyrów, zbudowanych ze zlepieńców i pokrytych lessem. Poza nimi wznoszą się przedgórza zbudowane ze skał mezo- i kenozoicznych oraz częściowo z wapieni i łupków paleozoicznych.
Klimat jest kontynentalny i suchy z bardzo ciepłym latem (średnia temperatura lipca to 24–27 °C, chociaż czasami zdarzają się temperatury bliskie 40 °C) i dosyć łagodną zimą (średnia temperatura stycznia to –3 °C, choć w grudniu i styczniu w wyżej położonych rejonach możliwe są spadki do –20 °C). Wielkości opadów rosną wraz z wysokością – od 100 mm na dnie kotliny do 500 mm rocznie na wschodzie.