Hayley Elizabeth Atwell (s. 5. huhtikuuta 1982 Lontoo, Englanti) on englantilais-yhdysvaltalainen näyttelijä. Hän on näytellyt muun muassa elokuvissa "Cassandra’s Dream" (2007) ja "Herttuatar" (2008) sekä television minisarjassa "Taivaan pilarit" (2010), josta hän sai Golden Globe -ehdokkuuden. Atwell tunnetaan myös roolistaan Peggy Carterina Marvel Cinematic Universen elokuvissa sekä televisiosarjassa "Agent Carter".