詹姆斯·杜威·沃森（英语：James Dewey Watson，1928年4月6日－），美国分子生物学家，20世纪分子生物学的牵头人之一。与同僚佛朗西斯·克里克因为共同发现DNA的双螺旋结构，而与莫里斯·威尔金斯获得1962年诺贝尔生理学或医学奖。
詹姆斯·沃森生于芝加哥，受其父的影响很大。据他自己在一篇文章中说，得到父亲三项真传：一，相信知识可以使人脱离“迷信”（即宗教）；二，热爱观鸟；三，拥护民主党。十二岁时，参加一个名为“每事问孩子”(Quiz Kids)的电台问答游戏。15岁即以资优生的身份提早入读芝加哥大学，主修动物学。因为读到物理学家薛定谔的科普名著《何谓生命？》()，兴趣由候鸟的迁徙转到遗传学。
获得芝大的学位后，先后申请入读加州理工、哈佛的研究院，均不果，改进印第安纳大学，加入了萨尔瓦多·卢里亚（Salvador Luria）等人的“噬菌体集团”，正式涉足遗传学的研究。受到这个集团的影响，沃森开始相信DNA就是基因的载体。1950年获博士学位，到哥本哈根作博士后研究，其间在那不勒斯参加一个学术会议，从莫里斯·魏尔金斯（Maurice Wilkins）的演讲中得知DNA具规则的结构，坚定了他解决DNA结构的决心。1951年，转到剑桥的卡文迪许实验室，认识克里克，一同利用X光衍射的数据，建构DNA模型。终于，二人在1953年提出DNA的双螺旋结构，在同年4月25日将结果发表在《自然》杂志。
1956年沃森到哈佛大学当助教，1961年获升为教授。1962年，与克里克、魏尔金斯因为对DNA结构的研究而共同获得诺贝尔生理医学奖。1965年出版了划时代的教科书《基因的分子生物学》（），1968年出版《双螺旋》，同年开始兼任位于纽约长岛的冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory）的总管，并将研究方向转移到癌症。1976年辞去哈佛的职位，专注于冷泉港的职务。1988年，获国立卫生研究院委任为人类基因组计划的助理主管，一年后成为人体基因组研究国家中心的首任主管，担当此职直至1992年。1994年，成为冷泉港首任总裁。
沃森和克里克在未经授权的情况下使用了罗莎琳·富兰克林和雷蒙·葛斯林收集的DNA的X射线衍射数据来构建双螺旋DNA模型。
在1960年代，艾德华·威尔森在哈佛大学生物系系务会议上提议聘请一位种群生态学家，沃森声称“任何聘请生态学家的人都一定疯了”。
沃森别开生面的科学自传 《双螺旋：发现DNA结构的故事》中对他自己以外的科学家多所批评，他对女科学家罗莎琳·富兰克林的男性沙文主义式评语，尤其惹人反感，因此在该书的 ("Epilogue")中，他特别澄清说“我当初对她罗莎琳·富兰克林的印象，不论是科学上的还是个人方面的......都往往是错的”。(... my initial impressions of her, both scientific and personal ... were often wrong ...)
2007年10月14日，《星期日泰晤士报》引述了沃森的言论，说黑人先天智力不如白人，所以令他对非洲的前途未敢乐观。同年10月18日，伦敦的科学博物馆(Science Museum)，因为沃森的言论临时取消了他的一场演讲，表示他的言论已超过可以容忍的限度；同时冷泉港也中止了他的职务。 沃森随即表示毫无保留地为他的言论道歉。
此外他还觉得肥胖者“让人看了感觉很糟，不想雇用他们”；对于所有“相貌不佳的女性”，还有“愚笨的人”，他认为应该以基因工程来治疗。
2007年沃森最终被迫离开纽约长岛的冷泉港实验室。2019年1月，该实验室剥夺他在冷泉港的名誉校长、名誉教授和名誉受托人在内的所有荣誉头衔。
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