Tilleorg on Ahja jõe ülemjooksul olev org, mis asub Põlva maakonnas Põlva vallas.
Org on 400–500 m laiune ning kuni 35 m sügavune. Oru veerude kaldenurgad on vahemikus 10–26°. Oru parem veer on liigestamata ja järsem, vasak aga terrassidega ja laugem. Vasakul veerult siseneb orgu ka mitmeid lisaorge. Oru nime tuleb selles, et Ahja jõge nimetatakse ülemjooksul Tille jõeks või Tille ojaks.
Tilleoru veerus asub linnamägi – Tilleoru Kantsimägi. Varbuse oja lisaorus asub Merioone liivakivipaljand ja allikas.
Oru kaitseks on loodud Tilleoru maastikukaitseala. 2026. aastaks on vastavalt maaomaniku ja Keskkonnaameti otsustele RMK Tilleoru matkarada likvideeritud.