Robert William Holley (d. 28 Ocak 1922, Urbana, Illinois, ABD; ö. 11 Şubat 1993, Los Gatos, Kaliforniya, ABD), Amerikalı biyokimyacı. Holley 1962 yılında taşıyıcı RNA molekülünü izole edebilen ilk bilim insanı oldu.
1968 yılında genetik kodun çözülmesinde yaptığı çalışmalardan dolayı Har Gobind Khorana ve Marshall Warren Nirenberg ile beraber Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü aldı.