Oliver Penrose (sündinud 6. juunil 1929 Londonis) on Briti matemaatik ja füüsikateoreetik.
Ta on lõpetanud University College Londoni. Alates 1986. aastast töötas ta kuni emeriteerumiseni (1994) Herioti-Watti ülikoolis matemaatikaprofessorina.
Penrose'i teadustöö oli keskendunud statistilise mehaanika matemaatilistele alustele.
Tema isa oli geneetik Lionel Penrose; vend Roger Penrose on füüsik ja vend Jonathan Penrose oli maletaja.