팔로마 천문대(Palomar Observatory)는 미국 캘리포니아주 샌디에이고 카운티의 팔로마산맥 해발 1,713m 지점에 위치한 천문 연구 시설이다. 캘리포니아 공과대학교(Caltech)가 소유·운영하고 있으며, 연구 관측 시간은 Caltech과 협력 기관(제트추진연구소, 예일대학교, 중국국가천문대 등)의 연구자에게 배분된다.
천문대의 건설은 천문학자 조지 엘러리 헤일(George Ellery Hale)의 주도로 추진되었다. 헤일은 1928년 대형 반사망원경 건설 계획을 발표하였고, 록펠러 재단의 600만 달러 지원을 받아 건설이 시작되었다. 건축가 러셀 W. 포터(Russell W. Porter)가 아르데코 양식의 건물과 망원경 돔을 설계하였고, 맥스 메이슨(Max Mason)이 공사를 지휘하였다.
팔로마 천문대는 여러 대의 망원경을 운영하고 있다. 가장 대표적인 것은 직경 200인치(5.08m)의 헤일 망원경(Hale Telescope)으로, 1949년 1월 26일 첫 관측을 시작하여 1975년까지 세계 최대 구경의 광학망원경이었다. 유효 관측 성능 기준으로는 1993년까지 세계 최고 수준을 유지하였다. 헤일 망원경을 통해 퀘이사(준성)가 발견되었고, 항성 핵합성 연구, 수천 개의 소행성 발견 등이 이루어졌다.
이 외에도 48인치(1.22m) 새뮤얼 오스친 망원경(Samuel Oschin Telescope), 60인치(1.52m) 반사망원경, 40인치(1.0m) WINTER 망원경 등이 운영 중이다. 새뮤얼 오스친 망원경은 현재 츠비키 일시현상 탐사시설(ZTF)의 핵심 관측 장비로 사용되고 있으며, 이 망원경을 통해 왜행성 에리스(Eris)와 세드나(Sedna)가 발견되었다.
팔로마 천문대는 두 차례의 팔로마 천문대 하늘 조사(POSS-I, 1958년 완료; POSS-II, 1980~1990년대)를 수행하여 북쪽 하늘의 광시야 사진 지도를 제작하였다. 이 자료는 디지털화되어 천문 데이터베이스의 기준 자료로 널리 활용되고 있다.
천문대는 일반인에게도 일부 공개되어 있으며, 헤일 망원경 돔과 그린웨이 방문자 센터를 자유 관람할 수 있다. 다만 연구 시설이므로 관측 시간은 연구 일정에 따라 운영된다.
