Willem Vrolik (ur. 29 kwietnia 1801 w Amsterdamie, zm. 22 grudnia 1863 tamże) – holenderski anatom i patolog. Związany przez całe życie z Amsterdamem, jego ojcem był anatom Gerardus Vrolik (1775–1859). Rozpoczął studia medyczne na Uniwersytecie w Utrechcie i ukończył je w 1823 roku w Paryżu. W 1829 został profesorem anatomii i fizjologii na Uniwersytecie w Groningen, a w 1831 profesorem anatomii, fizjologii i historii naturalnej w Athenaeum Illustre (Universiteit van Amsterdam), gdzie pozostał do końca kariery naukowej.
Vrolik dokonał wielu odkryć na polu anatomii i zoologii porównawczej, badał również wady wrodzone kości, opisując między innymi, jako pierwszy, osteogenesis imperfecta. Jest też znany za jego pionierskie prace nad teratologią kręgowców. Wraz z ojcem zgromadził kolekcję preparatów anatomicznych, patomorfologicznych i histopatologicznych liczącą ponad 2000 okazów, obecnie wystawianą jako "Museum Vrolikianum".
Willem Vrolik opublikował opisy cyklopii i innych zaburzeń rozwojowych, w tym traktat o zroślakach.
Był członkiem Królewskiej Holenderskiej Akademii Sztuk i Nauk. W 1831 odznaczony został Orderem Wilhelma IV klasy.