Lev Semyonovich Pontryagin, ook gespeld als Lev Semenovich Pontriagin, of Pontrjagin, (geboren 3 september 1908, Moskou-gestorven 3 mei 1988, Moskou), Russisch wiskundige, bekend om zijn bijdragen aan topologie, algebra, en dynamische systemen.
Pontryagin verloor zijn gezichtsvermogen als gevolg van een explosie toen hij ongeveer 14 jaar oud was. Zijn moeder werd zijn leermeester en beschreef wiskundige symbolen zoals ze aan haar verschenen, omdat ze de betekenis of namen ervan niet kende. Toen hij in 1925 naar de Staatsuniversiteit van Moskou ging, raakte hij al snel bevriend met Pavel Aleksandrov, die de puntenverzameling en de combinatorische topologie ontwikkelde. Onder invloed van Aleksandrov besteedde Pontryagin het grootste deel van de jaren ’30 en ’40 aan topologie; zijn verhandelingen werden verzameld en gepubliceerd als Topological Groups, dat in verschillende talen is vertaald. In 1931 was hij een van de vijf ondertekenaars van de Verklaring over de Reorganisatie van het Moskouse Wiskundig Genootschap, waarin de ondertekenaars beloofden zich in te zetten om de organisatie in overeenstemming te brengen met het beleid van de Communistische Partij. Hij was vele jaren afdelingsvoorzitter aan de Moskouse Staatsuniversiteit en hoofdredacteur van het prestigieuze tijdschrift Matematicheskii Sbornik (in het Engels uitgegeven als Sbornik: Mathematics).
In 1934 kreeg Pontryagin internationale aandacht met zijn gedeeltelijke oplossing van een van de beroemde 23 problemen van David Hilbert, die wiskundigen sinds 1900 voor een uitdaging had gesteld. Rond die tijd begon hij controletheorie te bestuderen, werk dat leidde tot zijn fundamentele monografie, Theory of Optimal Processes (1961; Engelse vertaling 1962). In latere jaren schreef hij verschillende andere verklarende werken over wiskunde.
Pontryagin werd door de Sovjetregering en haar Academie van Wetenschappen overladen met onderscheidingen, waaronder vier Ordes van Lenin, de Orde van de Oktoberrevolutie en de Lobachevsky-prijs.