Catherine Jeanne Césarsky (sündinud 24. veebruaril 1943 Ambrazacis Prantsusmaal) on prantsuse astronoom, mitme teaduste akadeemia liige.
Ta on tuntud oma teadusuuringutega nüüdisaegse astrofüüsika mitmes keskses valdkonnas. Teaduskarjääri esimeses pooles on ta uurinud kosmilise kiirguse levimist ja koostist. Teises pooles on tal olulisi saavutusi infrapunaastronoomias.
Césarsky sündis Prantsusmaal, elas ja lõpetas ülikooli Argentinas, kaitses doktoriväitekirja 1971. aastal Ameerika Ühendriikides Harvardi Ülikoolis ning töötas seejärel California Tehnoloogiainstituudis. Aastal 1974 jätkus Césarsky karjäär juba Prantsusmaal.
Aastatel 1999–2007 oli ta Euroopa Lõunaobservatooriumi direktor. Järgnevatel aastatel juhtis ta presidendina Rahvusvaheline Astronoomiauniooni tööd (2006–2009).