Ли́а Кэ́тлин То́мпсон (англ. Lea Kathleen Thompson, род. 31 мая 1961, Рочестер, Миннесота, США) — американская актриса и режиссёр.
Лиа Томпсон родилась в семье певицы Барбары Томпсон и её мужа Клиффа. В детстве она занималась балетом, а в 14 лет стала профессиональной танцовщицей и получила стипендию в Американском театре балета (АТБ). Томпсон участвовала в более чем 45 постановках АТБ, а также Балета Пенсильвании и Миннесотского театра балета. Её брат Эндрю также стал профессиональным артистом балета.
Томпсон решила уйти из балета и стать актрисой, в 20 лет она переехала в Нью-Йорк, поначалу снималась в рекламных роликах компании Burger King и музыкальных клипах. В 1983 году с выходом фильмов «Челюсти 3» и «Все верные ходы» состоялся её дебют в кино. Наиболее известной актёрской работой Томпсон стала роль Лоррейн Бейнс в кинотрилогии «Назад в будущее». В 1980-е годы и в начале 1990-х она много снималась в кино, а с середины 1990-х стала преимущественно актрисой телевидения. Томпсон играла главную роль в ситкоме «Каролина в Нью-Йорке», который транслировался на канале NBC с 1995 по 2000 годы.