Severo Ochoa, (født Sept. 24, 1905, Luarca, Spanien—død Nov. 1, 1993, Madrid), biokemiker og molekylærbiolog, der modtog (med den amerikanske biokemiker Arthur Kornberg) Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1959 for opdagelse af et ferment i bakterier, der gjorde det muligt for ham at syntetisere ribonukleinsyre (RNA), et stof af central betydning for cellens syntese af proteiner.
Ochoa blev uddannet ved Universitetet i Madrid, hvor han modtog sin MD i 1929. Derefter tilbragte han to år med at studere muskelbiokemi og fysiologi under den tyske biokemiker Otto Meyerhof ved Universitetet i Heidelberg. Han fungerede også som leder af fysiologi division, Institut for medicinsk forskning, ved Universitetet i Madrid (1935). Han undersøgte funktionen i kroppen af thiamin (vitamin B1) ved Universitetet i Oksford (1938-41) og blev forskningsassistent i medicin (1942) og professor i farmakologi (1946) ved Universitetet i Ny York City, hvor han blev professor i biokemi og formand for afdelingen i 1954. Fra 1974 til 1985 var han tilknyttet Roche Institute of Molecular Biology; derefter underviste han ved det autonome universitet i Madrid. Ochoa blev amerikansk statsborger i 1956.
Ochoa gjorde den opdagelse, som han modtog Nobelprisen i 1955, mens han forskede på højenergifosfater. Han opdagede polynukleotidphosphorylase. Det blev efterfølgende bestemt, at funktionen er at nedbryde RNA, ikke syntetisere det; under testrørsbetingelser kører det imidlertid sin naturlige reaktion omvendt. Det har været enestående værdifuldt i at gøre det muligt for forskere at forstå og genskabe processen, hvorved den arvelige information indeholdt i gener oversættes, gennem RNA-formidlere, til ensymer, der bestemmer hver celles funktioner og karakter.