מיקרוסופט מחקר (באנגלית: Microsoft Research, ר"ת MSR) היא חטיבה של תאגיד מיקרוסופט שנוסדה בשנת 1991 לשם מחקר במדעי המחשב. מיקרוסופט מחקר נחשבת כאחד ממרכזי המחקר המובילים בעולם, המעסיקה כמה מן החוקרים הבולטים ביותר בתחומם, בהם זוכי פרס טיורינג צ'ארלס אנטוני ריצ'רד הור (C.A.R. Hoare) ובאטלר למפסון (Butler W. Lampson), זוכה מדליית פילדס מייקל פרידמן (Michael H. Freedman), וחוקרים נודעים נוספים בתחומי מדעי המחשב, פיזיקה ומתמטיקה.
המחקר בחטיבה מתחלק באופן כללי לתחומים הבאים[1]:
אחת המטרות המוצהרות של מיקרוסופט מחקר היא "תמיכה במחקר ארוך-טווח בתחום מדעי המחשב, שאינו כבול למחזורי הייצור"[3]. מיקרוסופט מחקר מעניקה מדי שנה מלגות מחקר לתלמידים לתארים מתקדמים וכן לחברי סגל אקדמי, ומממנת את שהותם באחד ממרכזי המחקר של החטיבה.
חטיבת מיקרוסופט מחקר מחזיקה במעבדות בערים שונות בעולם: