Cecilia Bartoli (ur. 4 czerwca 1966 w Rzymie) – włoska śpiewaczka, mezzosopran koloraturowy.
Jej rodzice Silvana Bazzoni i Pietro Angelo Bartoli byli profesjonalnymi śpiewakami i to oni dawali jej pierwsze lekcje śpiewu. Studiowała w Conservatorio di Santa Cecilia w Rzymie. Po raz pierwszy publicznie wystąpiła w wieku ośmiu lat w Tosce. Jej prawdziwy debiut operowy miał miejsce w 1987 w Arena di Verona; to bardzo młody wiek, jak na debiut operowy.
W swoim bogatym repertuarze ma zarówno utwory kompozytorów epoki wczesnego baroku (Gulio Caccini), jak i romantyzmu (Hector Berlioz, Vincenzo Bellini czy Gioacchino Rossini). Ma świetny zmysł dramatyczny i wielki talent aktorski. Zdobyła wielką sławę jako śpiewaczka operowa, głównie w dziełach późnego baroku (np. Rinaldo Händla) i klasycyzmu (np. Così fan tutte Mozarta). Partią Despiny w Cosi fan tutte zadebiutowała w 1996 roku na scenie Metropolitan Opera w Nowym Jorku. Nie boi się trudnego, mało znanego repertuaru: nagrała płytę z ariami Antonia Salierego. Szczególnie jednak ceniona jest jako interpretatorka muzyki wokalnej Antonia Vivaldiego (aria Agitata da due venti z opery Griselda lub aria Vagante Armatae face et anguibus z oratorium Juditha triumphans).