Nathan Christopher Fillion (Edmonton, 27 maart 1971) is een Canadese acteur. Hij won in zowel 2012 als 2013 de People's Choice Award voor favoriete acteur in een dramaserie voor zijn rol als Richard 'Rick' Castle in Castle.
Fillion is een zoon van Cookie en Bob Fillion (beiden leraar Engels). Hij heeft een oudere broer, Jeff, en studeerde aan de Concordia University of Alberta en de University of Alberta.
Nadat hij in verschillende theatershows, televisie- en filmproducties werkte (onder andere theatersport met Rapid Fire Theatre en de improvisatiesoap Die-Nasty, verhuisde Fillion in 1994 naar New York. Daar speelde hij in de soapserie One Life to Live als Joey Buchanan. In 1996 werd hij hiervoor genomineerd voor een Emmy Award in de categorie Outstanding Younger Actor. In 1997 stopte hij met de serie om zich bezig te houden met andere projecten (hij deed nog één klein gastoptreden in 2007). Nadat hij verhuisde naar Los Angeles speelde hij een rol in de sitcom Two Guys, a Girl and a Pizza Place en is hij gecast als James Frederick Ryan of The Minnesota Ryan in Steven Spielbergs film Saving Private Ryan.