大伴武日(日语:大伴武日/おおとも の たけひ ,?-?)是《日本书纪》记载的日本古代人物,《日本书纪》称其为大伴武日连,其他文献则称为大伴健日连,《古事记》则没有记载。大伴连(日语:大伴氏)的远祖,垂仁天皇时期五大夫之一。在景行天皇在位期间,曾经跟随日本武尊东征虾夷。
按《日本书纪》垂仁天皇25年(前5年)2月8日条记载,彦国葺与阿倍臣(日语:阿倍氏)之祖武渟川别、中臣连之祖大鹿岛、物部连之祖物部十千根(日语:物部十千根)和和珥臣(日语:和珥氏)之祖彦国葺命一同获称为“大夫”,并且负责天皇有关神祇祭祀的事宜。
按《日本书纪》景行天皇40年(110年)7月16日条记载,日本武尊东征虾夷时,武日与吉备武彦(日语:吉備武彦)也有随行。东征期间,武日在甲斐酒折(现山梨县甲府市酒折附近)获日本武尊赐予韧部。
按《日本三代实录》贞观3年(861年)11月11日条记载,在伴善男(日语:伴善男)呈交的中,提及武日在景行天皇时期跟从日本武尊平定东国,并且获赐予赞岐国。同时,奏折亦有提到以武日之子大伴武以(日语:大伴武以)为首的一众子孙,其中在允恭天皇时期,倭胡连公(日语:真人)获任命为赞岐国造。