Бухтарми́нское водохрани́лище — водохранилище на реке Иртыш, в Восточно-Казахстанской области. Образовано плотиной одноименной ГЭС. Заполнено в 1960-1967 годах. Площадь (с подпором оз. Зайсан) 5 490 км2, объем воды 49,6 км3, длина 425 км, наибольшая ширина 35 км. Средняя глубина — 9,5 м.
Бухтарминское водохранилище является не только самым крупным в Казахстане, но и входит в пятерку наиболее крупных искуственно созданных водохранилищ мира. Его основное предназначение — регулировка стока воды для ГЭС, орошение полей для нужд сельского хозяйства. Кроме того водохранилище является глубоководным участком речного пути по Иртышу в направлении Омска
На водохранилище развито рыболовство, т.к. его воды славятся наличием большого количества рыбы.