Barbara Lee Payton (* 16. November 1927 in Cloquet, Minnesota; † 8. Mai 1967 in San Diego, Kalifornien) war eine US-amerikanische Schauspielerin.
Barbara Payton spielte zahlreiche Hauptrollen in Hollywood-Filmen der späten 1940er bis frühen 1950er Jahre. Sie verkörperte den Typ der blonden femme fatale im amerikanischen Film Noir. Berühmt wurde sie mit ihrer Rolle in dem Kriminaldrama Kiss Tomorrow Goodbye (1950) an der Seite von James Cagney. Zu ihren Filmpartnern gehörten unter anderen auch Gregory Peck, Lloyd Bridges, Gary Cooper und Raymond Burr. Von 1950 bis 1952 war sie mit dem Schauspieler Franchot Tone verheiratet. Tone wurde 1951 von Paytons Liebhaber Tom Neal ins Koma geprügelt, was einen größeren Skandal auslöste. Während ihres Vertrags mit Warner Bros. verdiente sie 10.000 Dollar in der Woche. Trotz ihrer Popularität brach ihre Karriere nach ihrem letzten Film Murder is My Beat 1955 ab.