Barbara Villiers, 1. Duchess of Cleveland (* November 1640; † 9. Oktober 1709; verheiratete Palmer, Countess of Castlemaine) war neben Nell Gwyn die berühmteste der zahlreichen Mätressen des englischen König Karls II.
Barbara Villiers war das einzige Kind von William Villiers, 2. Viscount Grandison und der reichen Erbin Mary Bayning. Als ihr Vater 1643 an einer Kriegsverletzung starb, ließ er Frau und Tochter in ärmlichen Verhältnissen zurück. Sie galt als ausgesprochene Schönheit, jedoch mangels Mitgift war sie keine gute Partie. Ihre erste Liebe als Fünfzehnjährige zu Philip Stanhope, 2. Earl of Chesterfield, scheiterte daran.
Am 14. April 1659 heiratete sie gegen den Willen seiner Familie Roger Palmer, einen Diplomaten und Mathematik-Gelehrten. 1660 wurde sie die Geliebte von Karl II., während er noch im Exil in Holland lebte. Von ihren sechs Kindern wurden fünf durch König Karl II. offiziell anerkannt, aber nicht für die Thronfolge legitimiert. Es wird angenommen, dass keines ihrer Kinder von ihrem Ehemann stammt.