Thomas Bartholin (Malmö, 20 oktober 1616 - Kopenhagen, 4 december 1680) was een Deense arts, wiskundige en theoloog. Hij is vooral bekend geworden vanwege zijn grote bijdragen aan de ontdekking van het lymfevatenstelsel en zijn onderzoek op het gebied van anesthesie. Van zijn familie hebben verschillende generaties belangrijke bijdragen geleverd aan de anatomische wetenschap, zoals Caspar Bartholin de Oudere, Erasmus Bartholin en Thomas' zoon Caspar Bartholin de Jongere.