หอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรป (อังกฤษ: European Southern Observatory; ESO) มีชื่อเต็มอย่างเป็นทางการว่า European Organization for Astronomical Research in the Southern Hemisphere หรือ องค์การแห่งยุโรปเพื่อการวิจัยทางดาราศาสตร์ในท้องฟ้าซีกใต้ เป็นองค์กรวิจัยนานาชาติสำหรับการศึกษาด้านดาราศาสตร์ ภายใต้การสนับสนุนของประเทศต่างๆ ในทวีปยุโรป 14 ประเทศ ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1962 มีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เมืองมิวนิก ประเทศเยอรมัน ส่วนอุปกรณ์สังเกตการณ์เกือบทั้งหมดตั้งอยู่ที่ประเทศชิลี โดยใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีที่ทันสมัยเพื่อให้นักดาราศาสตร์จากยุโรปสามารถศึกษาท้องฟ้าซีกใต้ได้ มีชื่อเสียงจากกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดและก้าวหน้ามากที่สุดแห่งหนึ่งของโลก เช่น กล้องโทรทรรศน์นิวเทคโนโลยี (New Technology Telescope; NTT) ซึ่งเป็นกล้องรุ่นแรกที่บุกเบิกเทคโนโลยี active optics และกล้องโทรทรรศน์ VLT (Very Large Telescope) ประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 8 เมตรจำนวน 4 ชุด และกล้องประกอบขนาด 1.8 เมตรอีกจำนวน 4 ชุดอุปกรณ์ทันสมัยจำนวนมากที่หอดูดาวแห่งนี้ได้ช่วยเหลือการค้นพบทางดาราศาสตร์ครั้งสำคัญๆ หลายครั้ง และช่วยสร้างรายการวัตถุทางดาราศาสตร์จำนวนมาก การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้รวมถึงการค้นพบ แสงวาบรังสีแกมมาที่อยู่ไกลที่สุด และการค้นพบหลักฐานการมีอยู่ของหลุมดำที่บริเวณใจกลางทางช้างเผือกของเรา ในปี ค.ศ. 2004 กล้องโทรทรรศน์ VLT ได้ช่วยให้นักดาราศาสตร์จับภาพถ่ายแรกของดาวเคราะห์นอกระบบ 2M1207b ที่โคจรรอบดาวแคระน้ำตาลดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไป 173 ปีแสง นอกจากนี้อุปกรณ์ HARPS ยังได้ช่วยเหลือการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบอีกเป็นจำนวนมาก รวมถึงการค้นพบ กลีเซอ 581 ซี ซึ่งโคจรรอบดาวแคระแดง กล้องโทรทรรศน์ VLT ยังช่วยในการค้นพบดาราจักรที่ไกลที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยรู้จัก คือ Abell 1835 IR1916