Santiago Ramón y Cajal, (født 1. maj 1852 i Petilla de Aragón, Spanien – død 17. oktober 1934 i Madrid), spansk histolog, der (sammen med Camillo Golgi) modtog Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1906 for at have fastslået neuronen, eller nervecellen, som den grundlæggende enhed i nervesystemet. Denne opdagelse var medvirkende til at anerkende neuronets grundlæggende rolle i nervens funktion og til at opnå en moderne forståelse af nerveimpulsen.
Ramón y Cajal blev uddannet som læge ved universitetet i Zaragoza i 1873 og blev assistent på det medicinske fakultet der to år senere. Han var professor i beskrivende anatomi ved universitetet i Valencia (1884-87) og professor i histologi og patologisk anatomi ved universiteterne i Barcelona (1887-92) og Madrid (1892-1922). Han forbedrede Golgis sølvnitratfarve (1903) og udviklede en guldfarve (1913) til generel undersøgelse af den fine struktur af nervevævet i hjernen, sansecentrene og rygmarven hos embryoner og unge dyr. Disse nervespecifikke farvestoffer gjorde det muligt for Ramón y Cajal at skelne neuroner fra andre celler og at spore nervecellernes struktur og forbindelser i den grå substans og rygmarven. Farverne har også været af stor værdi i forbindelse med diagnosticering af hjernetumorer.
I 1920 lod kong Alfonso XIII af Spanien opføre Cajal-instituttet i Madrid, hvor Ramón y Cajal arbejdede indtil sin død. Blandt hans mange bøger om nervesystemets struktur er Estudios sobre la degeneración y regeneración del sistema nervioso, 2 bind (1913-14; The Degeneration and Regeneration of the Nervous System).