Lev Semjonovitj Pontryagin, även stavat Lev Semenovitj Pontriagin eller Pontrjagin, (född 3 september 1908 i Moskva – död 3 maj 1988 i Moskva), rysk matematiker, känd för sina bidrag till topologi, algebra och dynamiska system.
Pontryagin förlorade sin syn till följd av en explosion när han var omkring 14 år gammal. Hans mor blev hans handledare och beskrev matematiska symboler så som de framträdde för henne, eftersom hon inte kände till deras innebörd eller namn. Han började vid Moskvas statliga universitet 1925 och blev snart vän med Pavel Aleksandrov, som höll på att utveckla punktuppsättning och kombinatorisk topologi. Under Aleksandrovs inflytande ägnade Pontryagin större delen av 1930- och 40-talen åt att undersöka topologi; hans artiklar samlades och publicerades som Topological Groups, som har översatts till flera språk. År 1931 var han en av fem undertecknare av deklarationen om omorganisering av Moskvas matematiska sällskap, i vilken undertecknarna lovade att arbeta för att få organisationen i linje med kommunistpartiets politik. Han tjänstgjorde under många år som avdelningsordförande vid Moskvas statliga universitet och som chefredaktör för den prestigefyllda tidskriften Matematicheskii Sbornik (publicerad på engelska som Sbornik: Mathematics).
1934 väckte Pontryagin internationell uppmärksamhet med sin partiella lösning av ett av David Hilberts berömda uppsättning av 23 problem, som hade utmanat matematikerna sedan 1900. Ungefär samtidigt började han studera kontrollteori, ett arbete som ledde till hans grundläggande monografi Theory of Optimal Processes (1961; engelsk översättning 1962). På senare år skrev han flera andra förklarande arbeten om matematik.
Pontryagin överöstes med hedersbetygelser av den sovjetiska regeringen och dess vetenskapsakademi, bland annat fyra Lenin-ordnar, Oktoberrevolutionens orden och Lobatjevskij-priset.