Улу́г-хе́мская котлови́на (Центральнотувинская котловина) — центральная часть Тувинской котловины, в Туве. Улуг-Хемская котловина протянулась в широтном направлении более чем на 200 км. На западе ее ограничивает хребет Адар-Таш, на севере граница проходит по правобережью Улуг-Хема, где отроги Картушибинского хребта подходят к самой реке, на северо-востоке и востоке территория котловины окружена хребтами Академика Обручева и Саргалык-Тайга, на юге — предгорьями Восточного и Западного Танну-Ола. Абсолютные отметки котловины, приуроченные к долине Улуг-Хема и его притокам, колеблются в пределах 500-700 м и только водораздельные участки достигают 1000 м абсолютной высоты. Река Улуг-Хем с притоками, а также нижнее течение рек Бий-Хема и Каа-Хема — основные водные артерии Центрально-тувинской котловины. Протяженность Улуг-Хема 191 км. Северо-западная часть котловины находится в зоне затопления Саяно-Шушенской гидроэлектростанции.