Gretchen Mol (* 8. November 1972 in Deep River, Connecticut) ist eine US-amerikanische Schauspielerin.
Die Tochter einer Künstlerin und eines Schulleiters wurde nach ihrer Schauspielausbildung bei einem Job in einem Restaurant von ihrem späteren Manager für eine Coca-Cola-Werbung entdeckt. Zu größerer Popularität gelangte sie 1998, als sie im Film Rounders neben Matt Damon spielte und das Titelbild von Vanity Fair zierte. Ihre bisher wichtigste Hauptrolle spielte sie in The Notorious Bettie Page unter der Regie von Mary Harron. Sie spielte hier das berühmte Pin-Up-Girl der 1950er Jahre Bettie Page.
Im US-amerikanischen Remake der TV-Serie Life on Mars – Gefangen in den 70ern spielte Gretchen Mol seit Oktober 2008 die Rolle der Annie Norris, einer Polizistin im New York der 70er Jahre. Die Serie wurde nach einer Staffel abgesetzt. Seit 2010 ist in der Serie Boardwalk Empire zu sehen.