Eske Willerslev (født 5. juni 1971 i Gentofte) er en dansk DNA-forsker (uddannet biolog) og professor ved Københavns Universitets Center for Geogenetik under Statens Naturhistoriske Museum. I 2015 blev Willerslev udnævnt til Prince Philip Professor på University of Cambridge. Willerslev afleverede i 2004 en doktordisputats ved Københavns Universitet. Willerslev har bl.a. været medlem af et internationalt forskerhold, der i en artikel i det videnskabelige tidsskrift Science i 2008 påviste, at der har boet mennesker i det nuværende USA for 14.000 år siden. Opdagelsen skyldes DNA- og Kulstof 14-analyser af menneskelig afføring fundet i en grotte i Oregon, USA. Eske Willerslev er enægget tvillingebror til antropologen Rane Willerslev. De har lillesøsteren Anne Willerslev, som er læge og de er børn af erhvervs- og økonomihistorikeren Richard Willerslev og lærer Lona Loell Willerslev.