Sir Michael Francis Atiyah, (född 22 april 1929 i London, England – död 11 januari 2019), brittisk matematiker som tilldelades Fieldsmedaljen 1966 främst för sitt arbete inom topologi. Atiyah mottog en riddartitel 1983 och Order of Merit 1992. Han var även ordförande för Royal Society (1990-95).
Atiyahs far var libanesisk och hans mor skotsk. Han gick på Victoria College i Egypten och Trinity College i Cambridge (doktorsexamen 1955). Han hade anställningar vid Institute for Advanced Study, Princeton, New Jersey, USA (1955) och vid University of Cambridge (1956-61). År 1961 flyttade Atiyah till universitetet i Oxford, där han från 1963 till 1969 innehade Savilian Chair of Geometry. Han återvände till institutet 1969 innan han 1972 blev Royal Society Research Professor i Oxford. År 1990 blev Atiyah master of Trinity College och direktör för Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences, båda i Cambridge; han gick i pension från den sistnämnda positionen 1996.
Atiyah tilldelades Fieldsmedaljen vid den internationella matematikkongressen i Moskva 1966 för sitt arbete med topologi och analys. Han var en av pionjärerna, tillsammans med fransmannen Alexandre Grothendieck och tysken Friedrich Hirzebruch, i utvecklingen av K-teorin – vilket 1963, i samarbete med amerikanen Isadore Singer, kulminerade i den berömda Atiyah-Singer-index-satsen, som karakteriserar antalet lösningar för en elliptisk differentialekvation. (Atiyah och Singer fick tillsammans Abelpriset 2004 för detta arbete). Hans tidiga arbete inom topologi och algebra följdes av arbete inom ett antal olika områden, ett fenomen som regelbundet observeras hos Fields-medaljörer. Han bidrog, tillsammans med andra, till utvecklingen av teorin om komplexa manifestor – dvs. generaliseringar av Riemannska ytor till flera variabler. Han arbetade också med algebraisk topologi, algebraiska sorter, komplex analys, Yang-Mills ekvationer och mätningsteori samt supersträngteori inom matematisk fysik.
Atiyahs publikationer inkluderar K-teori (1967); tillsammans med I.G. Macdonald, Introduction to Commutative Algebra (1969), Elliptic Operators and Compact Groups (1974), Geometry of Yang-Mills Fields (1979), tillsammans med Nigel Hitchin, The Geometry and Dynamics of Magnetic Monopoles (1988) och The Geometry and Physics of Knots (1990). Hans samlade verk, i fem volymer, publicerades 1988.