Robert Woodrow Wilson (ur. 10 stycznia 1936 w Houston) – amerykański astronom, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie mikrofalowego promieniowania tła. Nagrodę Nobla otrzymał w roku 1978 wraz z Arnem Penziasem. W 1970 roku wraz z zespołem jako pierwszy odkrył linie widmowe tlenku węgla CO w dziewięciu źródłach galaktycznych, w tym w Mgławicy Oriona.
Życie i praca Ukończył Lamar High School w River Oaks w Houston i studiował na Uniwersytecie Rice’a, również w Houston, gdzie został wprowadzony do społeczeństwa Phi Beta Kappa. W 1962 roku uzyskał doktorat z fizyki w California Institute of Technology.
W latach 1963–1976 pracował w Bell Laboratories w Holmdel, New Jersey. W 1976 został kierownikiem działu badań w Bell’s Radio Physics Research Department. W 1994 roku rozpoczął pracę w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
W 1979 został członkiem Amerykańskiej Narodowej Akademii Nauk.
Osiągnięcia naukowe Razem z Arnem Penziasem odkrył mikrofalowe promieniowanie tła, nazywane też reliktowym. Jego istnienie przewidzieli teoretycznie: George Gamow (wraz z Ralphem Alpherem i Robertem Hermanem pod koniec lat 40.;