塞西莉亚·佩恩-加波施金（Cecilia Payne-Gaposchkin，1900年5月10日－1979年12月7日）是一位美籍英国女性
天文学家，于1925年首次提出恒星主要由氢和氦所组成，虽然这和当时的传统看法相抵。
塞西莉亚·佩恩-加波施金本名塞西莉亚·海伦娜·佩恩（Cecilia Helena Payne），1900年在英国白金汉郡文多尔出生，是埃琳娜·佩恩和爱德华·约翰·佩恩三名子女的其中一个。塞西莉亚的父亲在她四岁时去世，她由母亲抚养长大。她就读于圣保罗女子学校，接着于1919年获得奖学金进入剑桥大学纽纳姆学院学习物理学、化学和植物学。后来因为她听了亚瑟·爱丁顿讲述他到非洲拍摄日全食照片中太阳旁两颗星的位置以确定阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论演讲，激起对天文的兴趣。
她在剑桥大学完成了学业，但当时女性无法获得学位。在和哈佛大学天文台台长哈罗·沙普利见面后，她于1923年前往美国攻读天文的研究所学位。她在美国得到鼓励女性在天文台研究的奖学金，而且是继1922年入学的阿德莱德·艾姆斯（Adelaide Ames）之后进入该台的第二位女性学生。
恒星光谱的关系。她发现了恒星吸收线的巨大差异之处是因为不同温度下不同的电离量，而非元素含量。她正确地提出硅、碳和其他在太阳中可找到的金属在地球上是大约相同的相对含量；但是氦和氢，特别是氢在恒星中则是压倒性的含量（约100万倍）。当她的博士论文在审查时，亨利·诺利斯·罗素因为当时的传统观念，劝阻她收回论文中太阳组成和地球不同的结论。但四年后因为其他的证据，罗素转而支持她的看法。在塞西莉亚的观念被证明正确之后，罗素经常给予称赞。
塞西莉亚在1931年取得美国国籍。1933年她在欧洲旅游时认识了在
德国出生的俄国天文学家谢尔盖·伊拉里奥诺维奇·加波施金（1898年–1984年）。塞西莉亚帮谢尔盖取得美国国籍，之后两人于1934年3月结婚，育有三名子女：爱德华、凯瑟琳和彼得。塞西莉亚在婚后仍然持续进行科学研究，并且毕生都在哈佛大学。她在1927到1938年间是沙普利的技术助理。当她考虑以职务过低和薪资过少理由离开哈佛时，沙普利帮他争取提升待遇，并在1938年让她得到“天文学家”的头衔。1954年时天文学家唐纳德孟泽尔尝试让她的系主任任命案通过；1956年她成为
哈佛大学文理学院的首位女性正教授，之后成为天文系系主任，也是
哈佛大学首位女性系主任。
取得博士学位后，塞西莉亚研究高光度恒星以了解银河系的结构。之后她和其丈夫一起对亮度高于视星等 10 等的恒星进行巡天。接着她和助手一起观测 125 万颗变星进行研究；不久这项工作延伸到了麦哲伦云，又增加了 200 万颗恒星。这些资料都用于了解恒星演化。
G. Kass-Simon 和 Patricia Farnes 认为塞西莉亚进入哈佛大学天文台是一个重要的转折点。在沙普利主持之下，该天文台提供给女性更多机会研究天文，并且许多 20 世纪早期女性天文学家威廉敏娜·弗莱明、安东妮亚·莫里、安妮·坎农和亨丽爱塔·勒维特都出自该台。但塞西莉亚·佩恩-加波施金获得博士学位代表女性进入了天文学的主流研究。她进入了当时以男性为主的科学社群，并大大激励了许多女性。