Pamela Ann Melroy (née le 17 septembre 1961 à Palo Alto, Californie) est un pilote d'essais militaire et une astronaute américaine qui a effectué trois missions à bord de la navette spatiale américaine d'abord en tant que pilote (STS-92 en 2000 et STS-112 en 2002) puis en tant que commandant (STS-120 en 2007). Elle a quitté le corps des astronautes et la NASA en août 2009 pour travailler à l'agence de recherche militaire de la DARPA. Elle est l'une des deux seules femmes à avoir commandé une mission de la navette spatiale américaine.