Yoshinori Osumi (大隅 良典, Ōsumi Yoshinori; Fukuoka, 9 februari 1945) is een Japans celbioloog. Hij kreeg in 2016 de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde voor baanbrekend onderzoek naar autofagie. In 2017 ontving hij de Breakthrough Prize in Life Sciences.
Osumi werd geboren in 1945 als zoon van een hoogleraar techniek aan de Kyushu-universiteit. Hij ontving een B.Sci in 1967 en een D.Sci in 1974, beide van de Universiteit van Tokio. Van 1974 tot 1977 was hij postdoc onder Gerald Edelman aan de Rockefeller-universiteit in New York.
In 1977 keerde hij terug naar de Universiteit van Tokio als onderzoeker. Hij werd benoemd tot lecturer in 1986 en universitair hoofddocent in 1988. In 1996 stapte hij over naar het National Institute for Basic Biology in Okazaki, waar hij hoogleraar werd. Van 2004 tot 2009 was hij tevens hoogleraar aan de Graduate University for Advanced Studies in Hayama.