Sergei Lwowitsch Sobolew (russisch Сергей Львович Соболев, wiss. Transliteration Sergej Lʹvovič Sobolev; * 6. Oktober 1908 in Sankt Petersburg; † 3. Januar 1989 in Moskau) war ein sowjetischer Mathematiker, der sich vor allem mit partiellen Differentialgleichungen und numerischer Mathematik beschäftigte.