Полифе́м (др.-греч. Πολύφημος, «много упоминаемый в песнях и легендах») — в древнегреческой мифологии жестокий циклоп, сын Посейдона и морской нимфы Тоосы.
Был влюблен в Галатею, она отвергла его (по Феокриту), так как любила Акида и он убил Акида громадным камнем; по Нонну же — ответила взаимностью. По Аппиану, у него от жены Галатеи были сыновья Кельт, Иллирий и Гал, которые ушли из Сицилии и властвовали над народами.
Не участвовал в индийском походе Диониса. Согласно Еврипиду, сатиры искали Диониса, похищенного тирренскими пиратами, и попали в плен к Полифему. Полифем пытался изнасиловать Силена.
С Полифемом связан один из драматичных эпизодов Одиссеи Гомера. Во время своего возвращения на Итаку Одиссей высаживается со спутниками на острове циклопов и попадает в пещеру, оказавшуюся жилищем великана. Тот обнаруживает пришельцев, берёт их в плен, запирает в пещере и пожирает три пары спутников Одиссея. Хитроумный Одиссей дожидается, пока Полифем уснет, и во сне выкалывает единственный глаз циклопа. Пленникам удаётся покинуть пещеру разъяренного, но слепого Полифема, спрятавшись в стаде овец.
Позднее его видел Эней. По рационалистическому толкованию, это человек, который вел жизнь в одиночестве и полагался только на силу, имел лишь зрение. На картине Тиманта (кон. V в. до н. э.) был изображен спящий циклоп и рядом с ним сатиры, измеряющие тирсом большой палец его руки.