Mary Watson Whitney (* 11. September 1847 in Waltham, Massachusetts, USA; * 20. Januar 1921 in Waltham), US-amerikanische Astronomin, baute das astronomische Forschungsprogramm des Vassar College zu einem der besten des Landes aus.
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Whitney absolvierte 1863 die öffentliche High School und trat 1865 in das Vassar College in Poughkeepsie, New York, ein. Sie geriet sofort unter den Einfluss der Astronomin Maria Mitchell. Nach ihrem Abschluss im Jahr 1868 kehrte Whitney für einige Zeit nach Waltham zurück, um sich um ihre verwitwete Mutter zu kümmern, und unterrichtete dann in Auburndale, Massachusetts. 1869 reiste sie nach Burlington, Iowa, um mit ihrem eigenen 3-Zoll-Alvan-Clark-Teleskop eine Sonnenfinsternis zu beobachten. Von 1869 bis 1870 besuchte sie auf Einladung Benjamin Peirces Klasse in Quaternionen in Harvard und seine Privatklasse in Himmelsmechanik. 1872 verlieh Vassar ihr einen Masterabschluss. Anschließend studierte sie Mathematik und Himmelsmechanik an der Universität Zürich (1873–76).
Whitney unterrichtete an der Waltham High School (1876–81), bevor er als Assistentin von Maria Mitchell nach Vassar zurückkehrte. 1888 trat sie die Nachfolge von Mitchell als Professorin für Astronomie und Direktorin des College-Observatoriums an. Whitney erwies sich als beliebter und effektiver Lehrer. Ihre Entschlossenheit, die Fähigkeit von Frauen zu demonstrieren, in den Wissenschaften gleichberechtigt mit Männern zu arbeiten, führte zu ihrer Entwicklung eines ehrgeizigen Forschungsprogramms in Vassar, das sich insbesondere auf Doppelsterne, variable Sterne, Asteroiden, Kometen und die genaue Messung von fotografische Platten. Mit einer solchen Ausbildung konnten ihre Schüler berufliche Positionen in Observatorien im ganzen Land finden. 1899 war Whitney Gründungsmitglied der American Astronomical Society. Sie zog sich 1910 aus gesundheitlichen Gründen aus Vassar zurück.
