Bartholin er en dansk borger- og adelsslægt, der nedstammer fra den jyske bonde Jesper Pallesen (ca. 1550). Sønnesønnen Caspar Bartholin, som var teolog og læge samt professor ved Københavns Universitet, lagde grunden til slægtens berømmelse som videnskabsmænd i 1600- og 1700-tallet. Særligt på det naturvidenskabelige område var slægten sammen med slægten Fincke dominerende på universitetet, og gennem ægteskaber var de forbundet med de fleste andre universitetsprofessorer.

I 1674 blev Caspar Bartholin (den yngre, 1618-1670) adlet posthumt for sin indsats under Københavns belejring i 1659, og i 1731 adledes efterkommere af hans bror, læge Thomas Bartholin. Efter enevældens indførelse opnåede flere medlemmer af slægten tillige betydningsfulde stillinger i statsadministrationen, og slægten erhvervede flere større, adelige godser.