서돌궐(西突厥, Western Turkic Khaganate)은 6세기 중엽 몽골고원을 중심으로 활동하던 돌궐 제국이 동서로 분열되어 583년경 성립된 튀르크계 카간국이다. 서돌궐은 스스로를 '열 개의 화살'이라는 의미의 '오노크(On oq)' 또는 '온 오크 보둔(On oq budun)'이라 불렀으며, 중국 사서에는 십성부락(十姓部落) 또는 십전돌궐(十箭突厥)로 기록되었다.
서돌궐의 기원은 돌궐 제1제국 시기로 거슬러 올라간다. 돌궐의 초대 카간인 부민 카간(토문가한)의 동생 이스테미 야브구(실점밀)가 서방 지역의 통치를 맡았고, 이후 이스테미의 아들 타르두(달두가한)가 서방 세력을 이끌었다. 583년 수나라의 이간책으로 돌궐 제국 내부의 갈등이 심화되면서 동돌궐과 서돌궐로의 분열이 이루어졌다.
서돌궐의 수도는 수야브(Suyab, 현재 키르기스스탄 토크막 인근)였으며, 여름 수도로 나베카트를 두었다. 정치 체제는 부족 연맹체 형태의 유목 제국이었으며, 통치자는 카간(가한)이라는 칭호를 사용하였다. 서돌궐은 10개의 주요 부족으로 나뉘어 통치되었는데, 수야브를 기준으로 동쪽의 다섯 부족(돌륙, 咄陸)과 서쪽의 다섯 부족(노실필, 弩失畢)으로 구분되었다. 수장은 각각 철(啜)과 사근(俟斤)이라 불렸다.
서돌궐은 중앙아시아의 실크로드를 장악하며 막강한 세력을 떨쳤다. 사산조 페르시아와 동맹을 맺어 에프탈을 멸망시켰고, 이후 동로마 제국(비잔티움)과도 교류하며 사산조 페르시아를 견제하였다. 공용어는 고대 튀르크어와 소그드어가 사용되었으며, 종교로는 텡그리 신앙이 주류를 이루었고 불교, 조로아스터교 등도 존재하였다.
서돌궐은 7세기 초 통엽호 카간(통 야브구 카간) 시기에 전성기를 맞아 타림 분지에서 카스피해에 이르는 광대한 영역을 지배하였다. 그러나 내부 권력 다툼과 부족 간 갈등으로 쇠퇴하기 시작하였고, 당나라가 서역으로 세력을 확장하면서 위협을 받았다. 657년 당 고종이 파견한 장군 소정방의 원정군에 의해 서돌궐의 마지막 카간인 사발라 카간(아사나 하로)이 생포되면서 서돌궐은 당나라에 정복되었다.
이후 서돌궐 지역은 당나라의 안서도호부(安西都護府) 관할 아래 곤릉도호부와 몽지도호부로 나뉘어 기미정책(기미통치)의 대상이 되었다. 서돌궐의 아사나 씨 카간 계통은 742년경 최종적으로 소멸하였으며, 이후 이 지역에서는 튀르게시 카간국과 돌궐 제2제국이 새로운 세력으로 부상하였다.