Balai Cerap Palomar (Bahasa Inggeris: Palomar Observatory) ialah balai cerap astronomi di Kaunti San Diego, California, Amerika Syarikat, 145 kilometer (90 bt) tenggara Los Angeles, California, di Banjaran Gunung Palomar. Ia dimiliki dan dikendalikan oleh Institut Teknologi California (Caltech), terletak di Pasadena, California. Masa penyelidikan di balai cerap diberikan kepada Caltech dan rakan penyelidikannya, yang termasuk Makmal Perejangan Jet (JPL) dan Universiti Cornell.[1]Balai cerap ini mengendalikan beberapa teleskop, termasuk Teleskop Hale (5.1 m) 200 inci dan Teleskop Samuel Oschin 48 inci (1.2 m). Tambahan pula, alat dan projek lain yang telah ditempatkan di balai cerap ini termasuk Interferometer Tapak Uji Palomar dan Teleskop Schmidt 18 inci (0.46 m) yang bersejarah, teleskop pertama Balai Cerap Palomar, bermula dari tahun 1936.