Nikolay Nikolayevich Semyonov, Semyonov stavade också Semënov, (född 15 april [3 april, Old Style], 1896, Saratov, Ryssland - död 25 september 1986, Moskva, Sovjetunionen), sovjetisk fysikalisk kemist som delade Nobelpriset för kemi 1956 med Sir Cyril Hinshelwood för forskning inom kemisk kinetik. Han var den andra sovjetiska medborgaren (efter emigrationsförfattaren Ivan Bunin) som fick ett Nobelpris.
Semyonov utbildades i St. Petersburg, tog examen från stadens universitet 1917, året för den ryska revolutionen, och undervisade en tid vid universitetet i Tomsk i västra Sibirien. Tillhörande Leningrad AF Ioffe Physicotechnical Institute från 1920 till 1931 blev han professor vid Leningrad (St. Petersburg) polytekniska institut 1928. Han var chef för Institute of Chemical Physics vid Academy of Sciences of the USSR efter 1931 och blev professor vid Moskva statsuniversitet 1944.
Liksom Hinshelwood gjorde Semyonov forskning om mekanismen för kemiska kedjereaktioner och deras betydelse i förhållande till explosioner. Semyonov var den första som visade att kedjereaktioner är normen i kemiska transformationer av materien. Han publicerade den inflytelserika boken O nekotorykh problemakh khimicheskoy kinetiki i reaktsionnoy sposobnosti (1954; Vissa problem i kemisk kinetik och reaktivitet).
