Martha Mengele (nascida Martha Maria Will; Günzburg, 9 de maio de 1907) foi uma cidadã alemã conhecida por seu envolvimento familiar com o criminoso de guerra nazista Josef Mengele.
Martha casou-se inicialmente com Karl Mengele, irmão de Josef, com quem teve um filho chamado Karl Heinz Mengele. Após a morte de seu primeiro marido em 1949, Martha manteve proximidade com a família e com o patrimônio da empresa Mengele.
Em 25 de julho de 1958, casou-se com o ex-médico de Auschwitz, Josef Mengele, na cidade de Nova Helvécia, no Uruguai, onde ele utilizava documentos falsos. O casamento serviu para estreitar os laços familiares e garantir o suporte financeiro de Josef enquanto ele vivia foragido na América do Sul. Martha chegou a residir brevemente com ele na Argentina antes de retornar à Europa, enquanto ele continuou sua fuga em direção ao Paraguai e, posteriormente, ao Brasil.