罗伯特·威尔逊（Robert Wilson，1936年1月10日-）美国天文学家，因发现宇宙微波背景辐射，与彭齐亚斯分享了1978年度的诺贝尔物理学奖金的一半。

瑞典皇家科学院宣布：R.威尔逊和彭齐亚斯1964年的发现“已经使人们有可能获得很久以前宇宙诞生时所发生的宇宙过程的信息”。贝尔实验室的这两位射电天文学家原打算利用喇叭形天线和激光扫描仪来精确测量包围着我们的银河系的气晕所发射的无线电流。当调准他们的装置时，他们发现了一些更重要的东西——灾变火球或大爆炸的微弱的回波。大约在150～200亿年以前，正是在这种大爆炸中产生了化学元素。

在1929年天文学上一个较早期的重大发现中，哈勃（Hubble）研究了遥远星系所发出的光的红移，他发现红移量与距离成正比。按照多普勒原理，这意味着星系越远，它离开地球的运动越快。这一结果使得理论家们，特别是G.伽莫夫提出，宇宙是从一次大爆炸开始的。在大爆炸中，高温高压火球变成如此广泛弥漫于空间的物质。随着辐射膨胀，它的温度在经过一段时期（按照哈勃关系计算约为180亿年）后从300K降到3K。威尔逊和彭齐亚斯的测量证实了这种背景辐射的存在。因此支持了大爆炸理论。

威尔逊于1936年生于得克萨斯州的休斯敦。作为赖斯大学的学生，由于少年时期对电子学的爱好，他起初攻读电机工程学，后来改读物理学。1962年，他以射电天文学方面的论文获得加州理工学院的哲学博士学位。次年，他成为射电天文学研究员。他是贝尔电话实验室无线电物理部的主任。该部有14个人，他们除了从事射电天文学的研究外还从事微波固体器件、集成电路方面的研究。威尔逊特别对通过毫米波测量星际分子来研究银河系中的暗云感兴趣。威尔逊太太贝特西（Betsy）说过，她对他的工作很理解，因为她的父亲也是一个科学家。威尔逊夫妇有三个孩子。