mały|Widok obserwatorium z lotu ptaka thumb|Otwarta kopuła obserwatorium Palomar Obserwatorium Palomar (ang. Palomar Observatory) – prywatne obserwatorium astronomiczne znajdujące się na górze Palomar na wysokości 1700 m n.p.m. w Hrabstwie San Diego w Kalifornii, 140 km na południowy wschód od Mount Wilson Observatory. Obserwatorium Palomar jest zarządzane przez California Institute of Technology (Caltech). Badania w obserwatorium są prowadzone przez Caltech i jej partnerów naukowych Jet Propulsion Laboratory i Cornell University.
Instrumenty naukowe Obserwatorium składa się obecnie z trzech dużych teleskopów: teleskopu Hale’a o średnicy 5,1 m, teleskopu Samuela Oschina o średnicy 1,2 m, teleskopu zwierciadlanego o średnicy 1,5 m.
Ponadto w obserwatorium znajduje się testowy interferometr oraz inne instrumenty. Pierwszy teleskop obserwatorium Palomar – teleskop Schmidta wykonany w 1936 roku – nie jest już wykorzystywany.