Hayley Atwell (London, 1982. április 5. –) brit származású amerikai színésznő.
1982. április 5-én született Londonban Alison Cain és Grant Atwell gyermekeként. Édesanyja brit, édesapja pedig indián és ír származású. Kétéves volt, amikor szülei elváltak. 2002-2005-ig Guildhall School of Music and Dramában végezte el színészi tanulmányait. 2008-ban Bess Fostert játszotta A hercegnőben. Alakításáért jelölték a British Independent Film Awards díjra a legjobb mellékszereplő kategóriában továbbá a London Film Critics Circle Awards díjra az év brit mellékszereplője kategóriában. 2011-től Peggy Cartert alakítja a Marvel univerzum filmjeiben és televíziós sorozataiban.