Leili Saarse (1966. aastani Leili Ruto; 23. märts 1939 Aaspere, Virumaa – 31. august 2024) oli eesti loodusgeograaf ja geoloog.
Leili Saarse oli talupidaja tütar.
Ta lõpetas 1957 Rakvere Pedagoogika Kooli, 1962 Tartu Riikliku Ülikooli geograafiaosakonna, 1974 Eesti NSV TA Geoloogia Instituudi aspirantuuri, geoloogia-mineraloogia-kandidaat (1978, Vilniuse Ülikool), väitekiri "Особенности условий залегания, состава и формирования озерно-ледниковых глинистых отложений Южной Эстонии".
Oli 1962–1972 Eesti Tööstusprojekti ehitusgeoloogia osakonna insener-geoloog, vaneminsener ja geotehnikalabori juhataja, 1972–1980 Geoloogia Instituudi teadur, 1980–1990 vanemteadur, 1990–1996 juhtivteadur ja holotseeni töörühma juhataja, 1996–2005 paleograafia ja keskkonnageoloogia töörühma juhataja, 2005–2015 vanemteadur. 1991–1993 töötas Rootsi Instituudi stipendiaadina lühikest aega Uppsala ja Lundi ülikoolis rahvusvaheliste projektidega. Pidas loenguid välisülikoolides.
1960. aastal tuli ta esimeseks Eesti NSV meistriks suusaorenteerumises. 1963. aastal võitis esimestel Eesti NSV meistrivõistlustel teateorienteerumises Eesti Tööstusprojekti segavõistkonnas hõbeda. Kergejõustiku Eesti NSV meistrivõistlustel on ta võitnud kaks kuldmedalit ja ühe hõbeda 1 km murdmaajooksus, lisaks kaks hõbedamedalit 800 meetri jooksus ja ühe 3 × 800 meetri teatejooksus TRÜ naiskonnas.
Uurimisvaldkonnad: litoloogia, holotseeni stratigraafia, paleoökoloogia, järvede areng, Läänemere areng, paleokliima, inimmõju keskkonnale. Osales mitmes rahvusvahelises uurimisprojektis, sai uurimistööks välisgrante, sealhulgas EÜ grandi No CIPA CT 92-4033; ISF grandi LG 9000 ja LK 9100 ning viis Eesti Teadusfondi granti. Oli üleliiduliste nõupidamiste teadussekretär, ajakirja PACT toimetajaid, 1981–1988 Rahvusvahelise Geoloogilise Korrelatsiooniprogrammi (IGCP) projekti Palaeohydrology of the temperate zone NSVL töörühma teadussekretär, projekti Past Global Changes (PAGES) korrespondentliige.
Üle 140 teaduspublikatsiooni, sh 1 monograafia autor ja 2 monograafia kaasautor. 7 kogumiku ja 1 monograafia toimetaja.