Paola Levi-Montalcini (ur. 22 kwietnia 1909 w Turynie, zm. 29 września 2000 w Rzymie) – włoska malarka.
Życiorys Rodzina Paola Levi-Montalcini urodziła się w Turynie we Włoszech. Jej rodzice, Adamo Levi i Adele Montalcini, byli Żydami sefardyjskimi. Miała trójkę rodzeństwa. Jej siostrą bliźniaczką była neurolożka Rita Levi-Montalcini, laureatka Nagrody Nobla w 1986 roku w dziedzinie medycyny. Jej starszy brat, Gino Levi-Montalcini, był inżynierem i architektem. Miała również starszą siostrę, Annę Marię, znaną również jako Nina.
Kariera Paola Levi-Montalcini studiowała sztukę w Turynie u Felice Casoratiego. Zadebiutowała na pierwszej edycji Quadriennale w Rzymie w 1931 roku, gdzie pokazała portret swojej siostry Anny Marii. W 1936 została zaproszona na Biennale w Wenecji, a w 1937 była jedną z artystek włączonych do wystawy Les Femmes Artistes d’Europe w Galerie nationale du Jeu de Paume w Paryżu. Giorgio de Chirico, który był wielkim fanem jej twórczości, zgodził się napisać o niej esej do pierwszej monografii artystki.
Dzięki wsparciu przyjaciółki Marisy Mori Paola Levi-Montalcini mogła nadal mieszkać we Florencji podczas trwania przepisów Manifesto della razza w latach 1938–1943.