Breakthrough-palkinnot (engl. Breakthrough Prizes) ovat vuosittain jaettavia tiedepalkintoja, jotka myönnetään merkittävistä tieteellisistä löydöistä biotieteissä (Breakthrough Prize in Life Sciences), fysiikan perustutkimuksessa (Breakthrough Prize in Fundamental Physics) ja matematiikassa (Breakthrough Prize in Mathematics). Yhden palkinnon arvo on kolme miljoonaa Yhdysvaltain dollaria. Samasta kategoriasta voidaan jakaa kerralla useampi palkinto, ja yksittäisellä palkinnolla voi olla monta vastaanottajaa, esimerkiksi koko tutkimusryhmä. Palkintojen saajat valitsee aiempien voittajien muodostama komitea, ja ne luovutetaan vuosittaisessa palkintogaalassa.
Palkinnot perustivat Sergey Brin, Anne Wojcicki, Juri Milner ja Julia Milner sekä Mark Zuckerberg ja Priscilla Chan, ja niitä sponsoroivat heidän säätiönsä. Palkinnoista ensimmäisinä perustettiin fysiikanpalkinnot vuonna 2012 Juri Milnerin aloitteesta. Seuraavana vuonna biotieteiden palkinnot jaettiin ensimmäistä kertaa. Ensimmäiset matematiikan palkinnot myönnettiin vuonna 2014. Palkintoveistoksen on luonut kuvanveistäjä Olafur Eliasson.
Breakthrough-palkintoja on kuvailtu ”tieteen Oscar-palkinnoiksi”. Niiden palkintosumma on suurempi kuin esimerkiksi Nobel-palkinnoista saa.