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。
