Letusan Semilir atau Erupsi Semilir adalah letusan vulkanik besar yang terjadi di wilayah Indonesia selama awal periode Miosen. Letusan ini membentuk formasi Semilir dan formasi Gunung Nglanngran. Dua formasi geologi ini berada di beberapa pegunungan bagian selatan Jawa Timur, Jawa Tengah, hingga Daerah Istimewa Yogyakarta. Letusan yang terdiri dari dua lapisan formasi utama itu sebagian besar terdiri dari batuan piroklastik (aliran lava kecil). Letusan Semilir memiliki ketebalan yang besar (kira-kira 1,200 meter). Sebagai perbandingan, letusan Toba hanya membentuk endapan ignimbrit setinggi 600 meter. Letusan Semilir dengan metode penanggalan isotop terjadi sekitar 21 juta tahun yang lalu.