การปิดล้อมพอร์ตอาร์เธอร์ (ญี่ปุ่น: 旅順攻囲戦, Ryojun Kōisen; รัสเซีย: Оборона Порт-Артура, Oborona Port-Artura, 1 สิงหาคม 1904 – 2 มกราคม 1905),คือการปิดล้อมเมืองท่าน้ำลึกของรัสเซียบนคาบสมุทรเหลียวตงในแมนจูเรีย นอกจากนี้การปิดล้อมพอร์ตอาร์เธอร์ยังเป็นการต่อสู้บนพื้นดินที่กินเวลานาที่สุดในสงครามรัสเซีย-ญี่ปุ่นอีกด้วยพอร์ตอาร์เธอร์ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นเมืองที่มีป้อมปืนใหญ่แข็งแกร่งที่สุดในโลก อย่างไรก็ตามในช่วงสงครามจีน-ญี่ปุ่นครั้งที่ 1 กองทัพญี่ปุ่นภายใต้การนำของโนกิ มาเรสุเกะ ได้เข้าโจมตีเมืองนี้ที่มีทหารของจีนสมัยราชวงศ์ชิงควบคุมอยู่ได้ โดยใช้เวลาเพียงไม่กี่วัน และด้วยชัยชนะอย่างง่ายดายที่ญี่ปุ่นสู้รบกับจีนทำให้ทางญี่ปุ่นคาดว่าจะสามารถเอาชนะรัสเซียได้พอร์ตอาร์เธอร์ได้อย่างง่ายดาย แต่ว่าทางญี่ปุ่นประเมินความสามารถของป้อมปืนใหญ่ทางรัสเซียน้อยไป ทำให้การต่อสู้กินเวลานานกว่า 5 เดือน และสูญเสียไปอีกจำนวนมากการปิดล้อมพอร์ตอาร์เธอร์นั้นแสดงถึงความก้าวหน้าในเทคโนโลยีสงครามสมัยต้นศตวรรษที่ 20 อย่างเช่น มีการใช้ปืนใหญ่28 cm howitzer L/10 ที่สามารถยิงกระสุนได้ไกลถึง 8 กิโลเมตร ปืนกลแมกซิม การฉายไฟ การติดต่อสื่อสารทางวิทยุ การใช้ทุ่นระเบิด การใช้ระเบิดมือ รวมถึงการขุดสนามเพลาะในการต่อสู้อีกด้วย