Samuel Epstein (ur. 9 grudnia 1919 w Kobryniu, Polska; zm. 17 września 2001 w Pasadenie, Kalifornia) był polsko-kanadyjsko-amerykańskim geochemikiem.
Epstein przybył do Winnipeg wraz z rodziną jako dziecko i studiował geologię i chemię na Uniwersytecie Manitoba, uzyskując tytuł licencjata w 1941 r. i magistra chemii w 1942 r. Tytuł doktora chemii uzyskał w 1944 r. pod kierunkiem Carla A. Winklera na Uniwersytecie McGill, pisząc pracę na temat chemii materiałów wybuchowych. Następnie pracował dla Kanadyjskiego Projektu Energii Atomowej. W 1947 roku udał się na Uniwersytet w Chicago, by dołączyć do grupy Harolda C. Ureya. Tam, wraz z Ralphem Buchsbaumem, Heinzem A. Lowenstamem i innymi, opracował metodę określania temperatury oceanów Ziemi w przeszłości na podstawie stosunku izotopów tlenu w węglanach (po raz pierwszy zastosowaną do okresu kredy). Od 1952 r. pracował w Caltech, gdzie został profesorem i kontynuował prace nad geochemią stabilnych izotopów. Stosował je nie tylko w paleoklimatologii, ale także na przykład w petrologii, botanice, badaniach fotosyntezy, fizjologii zwierząt i roślin, badaniach pokrywy lodowej na Grenlandii i Antarktydzie oraz lodowców, w badaniach skał księżycowych i meteorytów. Przeszedł na emeryturę w 1990 roku, ale nadal był aktywny naukowo aż do śmierci.
W 1977 r. został członkiem National Academy of Sciences i American Academy of Arts and Sciences, a w 1997 r. został członkiem Royal Society of Canada. W 1977 r. otrzymał Nagrodę V.M. Goldschmidta Towarzystwa Geochemicznego, w 1978 r. Medal Arthura L. Daya Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego, w 1995 r. Nagrodę Ureya Europejskiego Stowarzyszenia Geochemii, a w 1993 r. Medal Wollastona. W 1980 r. otrzymał tytuł doktora honoris causa Uniwersytetu Manitoba. W latach 1978/79 był przewodniczącym Towarzystwa Geochemicznego.