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彭桓武（1915年10月6日－2007年2月28日），中国理论物理学家，中国科学院院士，两弹一星元勋之一。
彭桓武祖籍湖北麻城，1915年出生于吉林省长春市，1935年从清华大学物理系毕业后继续攻读研究生。1937年7月抗战爆发后，辗转赴云南大学理化系执教。1938年，彭桓武考取中英庚款留学生资格，赴英国爱丁堡大学留学，在著名物理学家马克斯·玻恩的指导下工作。分别于1940年和1945年在爱丁堡大学获得哲学和科学博士学位。
1941年，彭桓武在玻恩的推荐下赴爱尔兰都柏林高等研究所工作，1941年8月至1943年7月期间，彭桓武和海特勒（en:Walter Heitler）、J.Hamilton合作研究宇宙线，发展了HHP理论。1945年，彭桓武与玻恩获得爱丁堡皇家学会的麦克杜加尔-布列兹班奖。1948年，彭桓武当选为爱尔兰皇家科学院院士。
1947年，彭桓武辗转回到中国，先后在云南大学、清华大学、北京大学、中国科技大学任教，曾参与并领导了中国的原子弹、氢弹的研制计划。还先后担任中国科学院近代物理研究所副所长、中国科学院高能物理研究所副所长等职，并在1978年到1983年期间任中国科学院理论物理研究所所长。
彭桓武1982年获得中国国家自然科学奖一等奖，1985年获两项中国国家科技进步奖特等奖，1995年获何梁何利基金科学与技术成就奖，并在1999年被授予“两弹一星功勋奖章”。为纪念他对中国核物理做出的贡献，第48798号小行星以他的名字命名为“Penghuanwu”。