William Esco Moerner (lahir 24 Jun 1953) ialah seorang ahli fizik fizikal Amerika dan ahli fizik kimia dengan kerja semasa dalam biofizik dan pencitraan molekul tunggal. Beliau dikreditkan dengan mencapai pengesanan optik dan spektroskopi pertama molekul tunggal dalam fasa-fasa yang dipeluwap, bersama dengan postdocnya, Lothar Kador.[1][2] Kajian optik molekul tunggal kemudiannya menjadi eksperimen molekul tunggal yang digunakan secara meluas dalam kimia, fizik dan biologi.[3] Pada tahun 2014, beliau dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia.[4][5]