Lev Semjonovitš Pontrjagin, myös kirjoitusasultaan Lev Semjonovitš Pontrjagin, (s. 3.9.1908 Moskovassa – kuollut 3.5.1988 Moskovassa), venäläinen matemaatikko, joka on tunnettu panoksestaan topologian, algebran ja dynaamisten järjestelmien alalla.
Pontrjagin menetti näkönsä räjähdyksen seurauksena ollessaan noin 14-vuotias. Hänen äidistään tuli hänen opettajansa, joka kuvaili matemaattisia symboleja niin kuin ne näkyivät hänelle, koska hän ei tiennyt niiden merkitystä tai nimiä. Vuonna 1925 Moskovan valtionyliopistoon tullessaan hän ystävystyi pian Pavel Aleksandrovin kanssa, joka oli kehittämässä pistejoukko- ja kombinatorista topologiaa. Aleksandrovin vaikutuksesta Pontrjagin käytti suurimman osan 1930- ja 40-luvuista topologian tutkimiseen; hänen artikkelinsa koottiin ja julkaistiin teoksena Topological Groups, joka on käännetty useille kielille. Vuonna 1931 hän oli yksi viidestä Moskovan matemaattisen seuran uudelleenorganisointia koskevan julistuksen allekirjoittajasta, jossa allekirjoittajat sitoutuivat työskentelemään järjestön saattamiseksi kommunistisen puolueen politiikan mukaiseksi. Hän toimi useita vuosia Moskovan valtionyliopiston laitoksen puheenjohtajana ja arvostetun Matematicheskii Sbornik -lehden (englanniksi Sbornik: Mathematics) päätoimittajana.
Vuonna 1934 Pontrjagin herätti kansainvälistä huomiota osittaisella ratkaisullaan erääseen David Hilbertin kuuluisaan 23:sta ongelmasta koostuvaan joukkoon, joka oli haastanut matemaatikkoja vuodesta 1900 lähtien. Samoihin aikoihin hän alkoi tutkia kontrolliteoriaa, työtä, joka johti hänen perustavanlaatuiseen monografiaansa Theory of Optimal Processes (1961; englanninkielinen käännös 1962). Myöhempinä vuosina hän kirjoitti useita muita selittäviä teoksia matematiikasta.
Pontrjagin sai Neuvostoliiton hallitukselta ja sen tiedeakatemialta runsaasti kunnianosoituksia, muun muassa neljä Leninin kunniamerkkiä, Lokakuun vallankumouksen ritarikunnan kunniamerkin ja Lobatševskij-palkinnon.