Charles Heidelberger (* 23. Dezember 1920 in New York City; † 18. Januar 1983 in Pasadena, Kalifornien) war ein amerikanischer Chemiker und Krebsforscher. Er wirkte von 1948 bis 1976 als Professor für Onkologie an der University of Wisconsin–Madison sowie von 1976 bis zu seinem Tod als Professor für Biochemie und Pathologie an der University of Southern California.
In der Forschung widmete er sich insbesondere den Mechanismen der chemikalieninduzierten Krebsentstehung und der Entwicklung von Wirkstoffen zur Krebsbehandlung. Zu seinen Leistungen, für die er verschiedene Wissenschaftspreise erhielt und 1978 in die National Academy of Sciences aufgenommen wurde, zählte die Entwicklung der Substanz 5-Fluoruracil, die bis in die Gegenwart zur Chemotherapie von Tumoren eingesetzt wird.