Walther Flemming (21. april 1843 - 4. avgust 1905) je bil nemški biolog in utemeljitelj citogenetike.

Z uporabo barvil je odkril strukturo v jedru, ki jo je poimenoval kromatin. S svetlobnim mikroskopom in obarvanimi preparati je pokazal, da je kromatin razporejen v nitaste tvorbe, ki se med delitvijo kondenzirajo v vidne kromosome (grško: »barvno telo«). Flemming je uporabljal različna anilinska barvila in fiksacije, kar mu je omogočilo podrobno opazovanje prehodnih stanj jedra. Podobne pojave je neodvisno opazil tudi Edouard Van Beneden (1846–1910).

Flemming je natančno opisal proces delitve celic, ki ga je poimenoval mitoza — izraz iz grške besede za nit (mitos) — in opisal zaporedne faze, ki jih danes imenujemo profaza, metafaza, anafaza in telofaza. Opazil je prerazporeditev kromatinnih nitk v ločena jedra hčerinskih celic, vendar sprva ni prepoznal koncepta enakih hčerinskih kromatid. Za svoje opazovanje je pogosto uporabljal tkivo plavuti in škrge salamandre, kjer so bile strukture dobro vidne. Glavni rezultati so bili objavljeni najprej leta 1878 in nato v temeljni monografiji Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung (1882; Celična snov, jedro in delitev celic).

Na podlagi svojih ugotovitev je Flemming prvič jasno postavil idejo, da vsa jedra nastanejo iz predhodnih jeder; po Virchowovi besedni zvezi omnis cellula e cellula je analogno skoval misel omnis nucleus e nucleo. S temi opazovanji je postavil temelje za razumevanje notranje organizacije celice in dinamike nuklearnih struktur med delitvijo.

Flemming ni poznal dela Gregorja Mendela (1822–1884) o dednosti, zato svojih histoloških ugotovitev ni povezal z genetskim prenosom lastnosti. Šele po ponovnem odkritju Mendelovih zakonov okoli leta 1900 in nato z delom raziskovalcev kot sta Theodor Boveri in Walter Sutton se je pokazala povezava med kromosomi in dedovanjem, kar je vodilo v uveljavitev kromosomske teorije dedovanja in razcvet citogenetike.

Flemmingovo odkritje mitoze in opisi kromatinnih struktur veljajo za eno najbolj vplivnih v zgodovini biologije — pogosto jih uvrščajo med 100 najpomembnejših znanstvenih odkritij in med deset ključnih odkritij na področju celične biologije. Njegovo delo je imelo trajen vpliv na histologijo, embriologijo in genetiko ter je omogočilo razvoj sodobnih metod citogenetike in molekularne biologije.