Thomas Bartholin (Thomas Bartolinus) (20 Oktober 1616 – 4 Desember 1680) adalah seorang dokter, ahli matematika dan teologDenmark. Penemuan terbaiknya adalah sistem limfatik pada manusia. Penemuannya itu bersamaan dengan Olof Rudbeck, dan ternyata Thomas lebih dahulu memublikasikan. Jean Pecquet sebelumnya telah menemukan sistem limfatik pada hewan.
Thomas Bartholin adalah putera kedua dari profesor terkenal Denmark, Caspar Bartholin (tua). Keluarga Bartholin dikenal sebagai keluarga ilmuwan. Banyak anggota keluarga ini yang menjadi profesor di Universitas Kopenhagen. Thomas memiliki putera yang dinamakan sama dengan kakenya, Caspar Bartholin (muda).
Hasil karya ayahnya cukup dikenal pada ilmu anatomi. Karya ini kelak diperbaiki oleh Thomas dan menjadi buku standar untuk ilmu anatomi.
Pada 1680, kesehatannya kian menurun dan ia menetap di Kopenhagen dan wafat di sana. Ia dimakamkan di Vor Frue Krike (Gereja Bunda Kami).
Sebuah jalan, Bartholinsgade di Kopenhagen dinamakan berdasarkan nama keluarga Bartholin. Di dekatnya terdapat Institut Bartholin.