Barbara Palmer, z domu Villiers (ur. 12 maja 1641, zm. 9 października 1709) – angielska arystokratka, kochanka króla Karola II Stuarta. Była jedynym dzieckiem Williama Villiersa, 2. wicehrabiego Grandison, i Mary Bayning, córki 1. wicehrabiego Bayning.
Wcześnie straciła ojca, który zginął w 1643 r. walcząc po stronie rojalistów w wojnie domowej. Wyrosła na kobietę słynną z urody i licznych romansów. Jej pierwszym kochankiem był Philip Stanhope, 2. hrabia Chesterfield. Barbara poślubiła 14 kwietnia 1659 r. Rogera Palmera (1634–1705), syna sir Jamesa Palmera i Catherine Herbert, córki 1. markiza Powis. Małżeństwo to nie było udane i już w 1662 r. małżonkowie znaleźli się w separacji.
Od 1660 r. była kochanką króla Karola II, który w 1661 r. nadał jej mężowi tytuł hrabiego Castlemaine, a w 1670 r. Barbara została parem sou iure jako księżna Cleveland. Urodziła sześcioro dzieci, które zostały uznane przez króla: