Ben R. Mottelson, fuldt ud Ben Roy Mottelson, (født 9. juli 1926, Chicago, Ill., USA), amerikansk-dansk fysiker, der delte 1975 Nobelprisen for fysik med Aage N. Bohr og James Rainwater for sit arbejde i bestemmelse af de asymmetriske former for visse atomkerner og årsagerne til sådanne asymmetrier.
Efter at have taget sin doktorgrad i teoretisk fysik ved Harvard University i 1950, accepterede Mottelson et stipendium ved Niels Bohr Institut for Teoretisk Fysik i København og blev derefter medlem af fakultetet for Nordisk Institut for Teoretisk Kernefysik der; derefter blev han en naturaliseret dansk statsborger.
Fra eksperimenter udført i samarbejde med Bohr i de tidlige 1950'ere opdagede Mottelson, at bevægelsen af subatomære partikler kan forvrænge formen på kernen og således udfordre den bredt accepterede teori om, at alle kerner er perfekt sfæriske. Efterfølgende blev det opdaget, at sådanne asymmetrier forekommer i atomer i alle elementer.
