Wahlenbergfjorden er en fjord på sørvestsiden av Nordaustlandet på Svalbard, mellom Gustav V Land (Vestfonna) og Gustav Adolf Land (Sørfonna). Wahlenbergfjorden munner ut i Hinlopenstretet som ligger mellom Nordaustlandet og Spitsbergen. Den er oppkalt etter den svenske botanikaren Göran Wahlenberg.
Fjorden er 58 kilometer lang[1], og dermed den lengste fjorden på Nordaustøandet og den femte lengste fjorden på Svalbard. På sørsida av fjorden går fjordarmen Palanderbukta sørvestover.
Fjorden inngår i Nordaust-Svalbard naturreservat.