ธีโอฟิลลีน (อังกฤษ: Theophylline) หรือ 1,3-ไดเมทิลแซนทีน (อังกฤษ: 1,3-dimethylxanthine) เป็นยาประเภทสารขยายหลอดลม ใช้ในการรักษาโรคระบบหายใจ อาทิ โรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง และ โรคหืดธีโอฟิลลีนเป็นสารที่สกัดได้จากใบชา ถูกค้นพบโดย อัลเบรชท์ ค็อดเซิล นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมันในปี ค.ศ. 1888 จากนั้นมีการนำมาพัฒนาโดยสามารถสังเคราะห์ขึ้นภายในปี ค.ศ. 1900 ในครั้งแรกทีโอฟิลลีนถูกใช้เป็นยาขับปัสสาวะ จากนั้นก็นำมาใช้รักษาโรคหืด ด้วยมีฤทธิ์ทำให้กล้ามเนื้อบริเวณหน้าอกและปอดคลายตัว ส่งผลให้ภาวะหลอดลมเกร็งตัวทุ เลาเบาบางลง หลังจากร่างกายได้รับยาธีโอฟิลลีน ยาจะถูกส่งไปเปลี่ยนโครงสร้างที่อวัยวะตับ และ 50% ของระดับยาในร่างกายจะถูกกำจัดออกโดยทางปัสสาวะภายในเวลา 5-8 ชั่วโมง ในต่างประเทศสามารถพบรูปแบบของการจัดจำหน่ายยานี้ ทั้งชนิดรับประทาน ชนิดฉีด และชนิดเหน็บทวารธีโอฟิลลีน จัดอยู่ในหมวดยาอันตราย การใช้ยาต้องอยู่ภายใต้การควบคุมดูแลของแพทย์ผู้ทำการรักษาเท่านั้น ไม่สมควรซื้อยามาใช้เอง