Ва́льтер Ге́нрих Га́йтлер (нем. Walter Heinrich Heitler; Карлсруэ, Германская империя, 2 января 1904 — 15 ноября 1981, Цолликон, Швейцария) — немецкий физик, прославившийся вкладом в квантовую электродинамику и квантовую теорию поля, а также созданием и разработкой теории ковалентной связи.
В 1922 году Гайтлер окончил Техническую школу Карлсруэ и поступил в Университет Гумбольдта в Берлине, а в 1924 перевёлся в университет Людвига Максимилиана в Мюнхене, где учился у Арнольда Зоммерфельда. С 1926 по 1927 года Гайтлер был аспирантом по стипендии Фонда Рокфеллера, затем работал ассистентом Макса Борна в Институте теоретической физики Гёттингенского университета, а с 1929, защитив диссертацию доктора философии, по 1933 годы — там же доцентом.
В Цюрихе, вместе с Фрицем Лондоном, Гайтлер применил квантовую механику к проблемам строения молекул, введя понятие обменного взаимодействия электронов и впервые рассчитав структуру молекулы, на примере водорода, в работе Wechselwirkung neutraler Atome und homöopolare Bindung nach der Quantenmechanik (Zeitschrift für Physik 44 (1927) 455—472). Это была первая в мире работа по квантовой химии, которая стала одним из основных полей научной деятельности Гайтлера.
В 1933 году после прихода Гитлера к власти, чтобы защитить молодого учёного от государственного антисемитизма, Борн нашёл Гайтлеру позицию научного сотрудника в Бристоле. Затем вместе с другими учёными, покинувшими Германию в этот период, такими как Ганс Бете и Герберт Фрелих, Гайтлер был научным сотрудником Academic Assistance Council в физической лаборатории Вилса и работал над квантовой теорией поля и квантовой электродинамикой.
Вместе с Бете, Гайтлер опубликовал статью по тормозному излучению гамма-квантов в кулоновском поле атомного ядра, в которой они вывели формулу Бете — Гайтлера. Гайтлер также предсказал существование нейтрального пи-мезона.
В 1936 году Гайтлер опубликовал свою основную работу по квантовой электродинамике — Квантовая теория излучения, которая стала важной вехой в дальнейшем развитии квантовой теории. Эта книга многократно переиздавалась и переведена на многие языки мира.