Cain Ramirez Velasquez (Salinas, 28 juli 1982) is een Amerikaans professioneel worstelaar en voormalig MMA-vechter. Hij was zowel van oktober 2010 tot november 2011 als van december 2012 tot juni 2015 wereldkampioen zwaargewicht (93+ kilo) bij de UFC.
Velasquez begon op de middelbare school in Arizona met worstelen en ging hiermee door aan de universiteit, waar hij meedeed aan de universiteitskampioenschappen. Daarna begon hij met MMA. Hij maakte zijn professionele debuut op 7 oktober 2006, toen hij op een Strikeforce-evenement Jesse Fujarczyk versloeg door middel van een technische knock-out (TKO) in de eerste ronde. Hij vocht daarna één keer voor de bond Bodog Fight en versloeg daarin Jeremia Constant op dezelfde manier.
Velasquez debuteerde in april 2008 bij de UFC, waar hij achtereenvolgens Brad Morris en Jake O'Brien in de eerste ronde versloeg door middel van TKO. In februari 2009 was Denis Stojnic de eerste die volhield tot een tweede ronde tegen Velasquez, maar daarin ging ook hij TKO. Velasquez vocht daarop in juni 2009 drie volledige rondes tegen Cheick Kongo en won voor het eerst op basis van een (unanieme) jurybeslissing.