Vesa Juhani Mustonen (s. 27. syyskuuta 1941 Sotkamo) on suomalainen matematiikan emeritusprofessori.
Vesa Mustonen syntyi Ilmari Johannes Mustosen ja Hilja Mirjami Huotarin perheeseen. Hän avioitui 1965 Elena Tapanilan kanssa. Mustonen tuli ylioppilaaksi Sotkamon yhteiskoulusta 1960 ja valmistui Oulun yliopistosta filosofian kandidaatiksi 1966 ja lisensiaatiksi 1968. Filosofian tohtoriksi hän väitteli siellä 1973. Tohtorin tutkinnon Mustonen suoritti myös Sussexin yliopistossa 1976.
Mustonen oli Oulun yliopistossa matematiikan assitentti 1965–1968, yliassistentti 1974–1977 ja professori 1977–2006. Hän toimi myös yliopiston luonnontieteellisen tiedekunnan varadekaanina 1994–1999 ja dekaanina 2000–2005. Mustonen oli tutkija Sussexin yliopistossa 1974–1976, Bayreuthin yliopistossa useaan eri otteeseen 1979–1983, Université libre de Bruxellesissa 1994–1995 ja Oklahoman yliopistossa 1990. Korkeakouluneuvoston jäsen hän oli 1984–1986 ja Koulutuksen arviointineuvoston jäsen 2003–2007. Matemaatikkona Mustosen tutkimuskohteena on ollut varsinkin epälineaarinen analyysi.