Lou Doillon (ur. 4 września 1982 w Neuilly-sur-Seine) – francuska aktorka, modelka i piosenkarka.
Lou Doillon jest córką reżysera Jacques'a Doillona i Jane Birkin. Jej przyrodnie siostry to aktorka Charlotte Gainsbourg (ur. 1971) i fotografka Kate Barry (1967-2013).
Była modelką domu mody Givenchy i pozowała do kalendarza Pirelli.