大阪市废除改设置特别区公投（日语：大阪市を廃止し特別区を設置することについての投票）是大阪市于2020年11月1日举行的提议，内容是将大阪市分为大阪府直辖的4个特别区并废除大阪市的公投，相较五年前的类似公投，本次公投名称明确的加上“大阪市废除”字眼，结果提议遭否决，大阪市仍然保留。
为实现大阪都构想，大阪府和大阪市时任执政党大阪维新会于2020年再度发起大阪市特别区设置公投。公投案规划2025年1月1日废除大阪市，大阪市市长和大阪市议会随之废除，大阪市辖境内原有24个行政区分别划入大阪府直辖的4个特别区：淀川区、北区、中央区、天王寺区，每个特别区均设置特别区区长和特别区议会。大阪府将大阪市现有的市政厅和行政区政府办公室作为4个特别区政府的办公场所，在特别区成立10年内，每年向每个特别区支付20亿日元。大阪市的教育福祉职能移交给4个特别区，城市规划和基础设施建设等广泛行政职能移交给大阪府。大阪市辖境内原有24个行政区将继续作为4个特别区分别管辖的地方自治区并维持窗口服务。
2020年8月28日大阪府议会、9月3日大阪市议会分别通过特别区设置协定书，根据《大都市地域设置特别区相关法律（日语：大都市地域における特別区の設置に関する法律）》，于9月4日通知大阪市选举管理委员会，大阪市特别区设置公投将从2020年9月4日起60日内举行。9月7日，大阪市选举管理委员会宣布10月12日发出公投告示，11月1日投票计票。与2015年大阪市特别区设置公投不同，本次公投将在选票上注明“废除大阪市”字样以明确表示大阪要设特别区。10月12日发布公投告示当天注册选民人数已达2236504人。
2015年大阪市特别区设置公投中反对大阪都构想的公明党于本次公投中改为支持大阪都构想，并与大阪维新会共同在大阪市发起街头演讲宣传大阪都构想。时任大阪市市长松井一郎表明如果大阪都构想在本次公投中被否决，自己将于市长任期结束后退出政坛，如果大阪都构想在本次公投中得以通过，将于2023年发起大阪府改名大阪都的公投。
大阪市居民登记簿上注明的日本公民且满足以下条件者方可具备投票资格：
1. 2002年9月2日以前出生。
2. 2020年6月1日以前搬入大阪市居住且向大阪市政府发出通知。
3. 2015年6月17日《公职人员选举法》进行修订，与2015年大阪市特别区设置公投不同，本次公投的最低投票年龄由20岁降至18岁。
大阪市选举管理委员会：“一起去投票吧！”
赞成大阪都构想：大阪维新会（日本维新会）、公明党大阪府支部
赞成派拉票口号：
反对大阪都构想：自由民主党大阪府支部、立宪民主党大阪府支部、日本共产党大阪府支部、社会民主党大阪府支部、令和新选组
反对派拉票口号：
大部分区域比例没有什么变化，而东成区由前回赞成多数（赞成票多22张）变成反对多数（反对票多331张），另外总体反对程度也略微拉大。日本在期间防疫力不力、大阪府地方政府应专心于2025年世界博览会而不该一心多用等，成为本次公投主要失败的原因之一。
