พิพิธภัณฑ์กุกเกนไฮม์ บิลบาโอ (สเปน: Museo Guggenheim Bilbao; บาสก์: Guggenheim Bilbao Museoa) เป็นอาคารพิพิธภัณฑ์งานศิลปะสมัยใหม่และร่วมสมัย ตั้งอยู่ริมฝั่งแม่น้ำเนร์บีออน (Nervion) (แม่น้ำซึ่งไหลผ่านเมืองบิลบาโอสู่ทะเลกันตาเบรียในมหาสมุทรแอตแลนติก) ณ เมืองบิลบาโอ แคว้นบาสก์ ประเทศสเปน อาคารได้รับการออกแบบโดยแฟรงก์ เกห์รี สถาปนิกรางวัลพริตซ์เกอร์สัญชาติแคนาดา-อเมริกา เปิดตัวเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม ค.ศ. 1997 โดยสมเด็จพระราชาธิบดีควน การ์โลสที่ 1 กษัตริย์สเปน ทรงให้เกียรติเป็นประธานเปิดอาคาร พิพิธภัณฑ์กุกเกนไฮม์เป็นหนึ่งในหลายพิพิธภัณฑ์ที่เป็นของมูลนิธิโซโลมอน อาร์. กุกเกนไฮม์ (Solomon R. Guggenheim Foundation) ซึ่งยังรวมถึงพิพิธภัณฑ์โซโลมอน อาร์. กุกเกนไฮม์ นครนิวยอร์ก ที่ออกแบบโดยแฟรงก์ ลอยด์ ไรต์ ด้วย อาคารแห่งนี้ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้จัดแสดงงานศิลปะต่าง ๆ จากทั้งศิลปินชาวสเปนและทั่วโลก พิพิธภัณฑ์กุกเกนไฮม์ บิลบาโอ ยังถือได้ว่าเป็นหนึ่งในพิพิธภัณฑ์ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในสเปน มีสถิติผู้เยี่ยมชมสูงถึง 1,103,211 คน

พิพิธภัณฑ์แห่งนี้ได้เริ่มขึ้นเมื่อรัฐบาลแคว้นบาสก์เสนอมูลนิธิโซโลมอน อาร์. กุกเกนไฮม์ ให้มาสร้างพิพิธภัณฑ์บริเวณท่าเรือเก่าริมฝั่งแม่น้ำในเมืองบิลบาโอ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็นแหล่งสร้างรายที่สำคัญได้ให้กับเมือง โดยรัฐบาลได้ออกค่าก่อสร้างในวงเงินจำนวน 100 ล้านดอลลาร์ ค่าระบบเสียงภายในจำนวน 50 ล้านดอลลาร์ ค่าจ้างทั้งหมด-จ่ายครั้งเดียวจำนวน 20 ล้านดอลลาร์ และกองทุนอุดหนุนอีก 12 ล้านดอลลาร์

พิพิธภัณฑ์แห่งนี้ถือเป็นหนึ่งในงานที่รับคำชื่นชมเป็นอย่างมากในงานสถาปัตยกรรมร่วมสมัย โดยได้รับการสรรเสริญว่า "เป็นช่วงเวลาสำคัญทางวัฒนธรรมสถาปัตยกรรม" เนื่องจากอาคารเป็นตัวแทนของ "หนึ่งในช่วงเวลาที่หาได้ยากยิ่งเมื่อทั้งคำวิจารณ์ หลักวิชาการ และความเป็นสาธารณะทั่วไปได้มารวมอยู่ในที่แห่งเดียว" พิพิธภัณฑ์แห่งนี้ได้รับคำยกย่องอย่างกว้างขวางในฐานะหนึ่งในงานออกแบบทางสถาปัตยกรรมที่มีความสำคัญมากที่สุดนับตั้งแต่คริสต์ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา จากการลงคะแนนโดยสถาปนิกที่เชียวชาญใน เวิลด์อาร์คิเท็กเจอร์เซอร์เวย์ (World Architecture Survey) ค.ศ. 2010