Hilkka Nenonen on suomalainen diplomaatti. Hän on ollut syyskuusta 2013 alkaen Suomen suurlähettiläs Dublinissa.
Nenonen on ollut ulkoministeriön palveluksessa vuodesta 1987 ja toiminut ennen Dublinia vuodesta 2009 Berliinissä Suomen Nato-edustustossa suurlähettilään sijaisena sotilaallisen kriisinhallinnan parissa. Sitä ennen hän on ollut eri tehtävissä Moskovassa, Hampurissa sekä Brysselissä Suomen EU-edustustossa.
Nenosen puoliso on saksalaissyntyinen Rainer Lahmann.