Kaia Palm (sündinud 13. mail 1964 Tartus) on eesti molekulaarbioloog.
Kaia Palm on Uno Palmi tütar.
Lõpetas 1982 Tartu 2. Keskkooli, 1987 Tartu Riikliku Ülikooli füüsika-keemiateaduskonna, oli 1993–1994 Lõuna-Austraalia Flindersi Ülikooli ja 1995–1998 Karolinska Instituudi doktorant, Ph.D. (molekulaarne neurobioloogia, 1998, Karolinska Instituut, Rootsi), väitekiri "Regulation of neuronal gene expression". Oli 1987–1991 KBFI molekulaarbioloogia labori nooremteadur, 1991–1993 Helsingi Ülikooli biotehnoloogia instituudi ja 1994–1995 Colorado Riikliku Ülikooli (USA) anatoomia ja neurobioloogia instituudi külalisteadur, 1998 Uppsala Ülikooli neurobioloogia instituudi biomeditsiini keskuse järeldoktor, 1998–2001 Cedars-Sinai Meditsiinikeskuse (Los Angeles, USA) teadur, 2003 KBFI teadur, 2003– TTÜ dotsent, 2005– TTÜ geenitehnoloogia instituudi vanemteadur.
Uurimisvaldkonnad: geeniekspressiooni regulatsioon närvisüsteemis; transkriptsioonifaktorite toimemehhanismid; inimese tüvirakud, nende erinevate arengusuuna valikute molekulaarsed mehhanismid, samuti vähi diagnostika ja teraapia. 12 teaduspublikatsiooni, 4 patenti.