沃尔特·阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez，1940年10月3日－）是一位美国地质学家，诺贝尔物理学奖得主路易斯·阿尔瓦雷茨之子。任教于伯克利加州大学地球与行星科学系。因为与其父共同提出恐龙灭绝是因为小行星或彗星撞击地球的理论而闻名。

阿尔瓦雷茨生于美国加州伯克利。1962年于明尼苏达州卡尔顿学院获得地质学士，再于1967年获得普林斯顿大学地质学博士。

沃尔特的祖父沃尔特·克莱门特·阿尔瓦雷茨是一位著名医师；曾祖父沃尔特·费南德兹·阿尔瓦雷茨也是一位医师，在夏威夷行医期间发展出了诊断黄斑性麻风病的有效方式。他的姨婆梅布尔·阿尔瓦雷茨则是加州相当有名的油画家。

阿尔瓦雷茨曾在荷兰任职于美国海外石油公司；在利比亚任职期间遇上卡扎菲发动的政变。在培养了考古地质学（英语：Geoarchaeology）的兴趣以后，他离开了石油公司，并有一段时间留在意大利研究古罗马时代的火山活动和对古罗马聚落的影响。

之后阿尔瓦雷茨进入哥伦比亚大学拉蒙特－多赫提地质观测所（英语：Lamont-Doherty Earth Observatory）研究地中海地区的板块构造。他在意大利对古地磁学的研究使他开始研究意大利沿岸深海底石灰岩的地磁逆转；而且他和其他合作者可测定地磁逆转间隔超过一亿年。

沃尔特和其父亲路易斯·阿尔瓦雷茨最为人所知的就是和弗兰克·阿萨罗、海伦·米歇尔等人发现在白垩纪-第三纪地层之间富含铱的黏土层（K-T界线）。因为铱在地球表面相当少见，却在小行星中相当大量，因此他的团队假设该地层是因为撞击事件而产生，而一个巨大的小行星撞击地球很可能是白垩纪-第三纪灭绝事件的原因。

之后，在世界上许多地方也发现了铱异常；且更进一步发现了被认为是造成该灭绝事件的巨大撞击坑－希克苏鲁伯陨石坑。至今大部分科学家都认同发生在6500万年前造成地球上 75% 生物灭绝（包括非今鸟恐龙）的白垩纪-第三纪灭绝事件是因为撞击事件造成。在他的书《T. Rex and the Crater of Doom》中则详细描述了该灭绝事件的研究细节。

他的研究除了灭绝事件和撞击事件以外，还有地中海板块构造、古罗马地质和考古地质学、以及地磁地层关系的建立。

阿尔瓦雷茨获得许多荣誉和奖项。1983年他被选为美国文理科学院院士。2006年他获得内华达奖章。2008年获得维特勒森奖（该奖有地球科学界的诺贝尔奖之称）和美国地质学会的彭罗斯奖章。2005年他获得意大利西恩纳大学的地质学荣誉博士。2013年获得陨石学会巴林杰奖。