Metsävainio on sukunimi, joka on muun muassa seuraavilla suomalaisilla henkilöillä:
Elmeri Metsävainio (s. 1998), jääkiekkomaalivahti Jorma Metsävainio (1919–1975), näyttelijä ja laulaja Kaarlo Metsävainio (vuoteen 1906 Gutzén, 1890–1962), kasvitieteilijä, tietokirjailija ja suomentaja, opettaja ja rehtori Tino Metsävainio (s. 1996), jääkiekkoilija