Hertug Paul Wilhelm av Württemberg (født 25. juni 1797 i Carlsruhe, Schlesien, død 25. november 1860 i Bad Mergentheim) var en betydningsfull tysk naturforsker og oppdager, som i det tidligere 19. århundre foretok tallrike forskningsreiser til Nord-Amerika, Nord-Afrika og Australia. I 1829 oppdaget han floden Missouri.
Han var sønn av hertug Eugen Friedrich Heinrich av Württemberg og hertuginne Luise, født prinsesse av Stolberg-Gedern. Han var nevø av Württembergs konge Friedrich.