Lev Semyonovich Pontryagin, også stavet Lev Semenovich Pontriagin eller Pontrjagin, (født 3. september 1908 i Moskva – død 3. maj 1988 i Moskva), russisk matematiker, kendt for sine bidrag til topologi, algebra og dynamiske systemer.
Pontryagin mistede sit syn som følge af en eksplosion, da han var omkring 14 år gammel. Hans mor blev hans vejleder, idet hun beskrev matematiske symboler, som de viste sig for hende, da hun ikke kendte deres betydning eller navne. Da han kom ind på Moskvas statsuniversitet i 1925, blev han hurtigt venner med Pavel Aleksandrov, som var i gang med at udvikle punktmængder og kombinatorisk topologi. Under Aleksandrovs indflydelse brugte Pontryagin det meste af 1930’erne og 40’erne på at undersøge topologi; hans artikler blev samlet og udgivet som Topological Groups, som er blevet oversat til flere sprog. I 1931 var han en af fem underskrivere af erklæringen om reorganisering af Moskva Matematiske Selskab, hvori underskriverne forpligtede sig til at arbejde for at bringe organisationen i overensstemmelse med det kommunistiske partis politik. Han fungerede i mange år som institutleder ved Moskvas statsuniversitet og som chefredaktør for det prestigefyldte tidsskrift Matematicheskii Sbornik (udgivet på engelsk som Sbornik: Mathematics).
I 1934 vakte Pontryagin international opmærksomhed med sin delvise løsning af et af David Hilberts berømte sæt af 23 problemer, som havde udfordret matematikere siden 1900. Omkring dette tidspunkt begyndte han at studere kontrolteori, et arbejde, der førte til hans grundlæggende monografi, Theory of Optimal Processes (1961; engelsk oversættelse 1962). I de senere år skrev han flere andre redegørende værker om matematik.
Pontryagin blev overøst med hædersbevisninger fra den sovjetiske regering og dens videnskabsakademi, herunder fire Lenin-ordener, Oktoberrevolutionens orden og Lobachevsky-prisen.