Otto Winter-Hjelm (født 8. oktober 1837 i Christiania, død 3. mai 1931) var en norsk komponist, organist, dirigent og musikkritiker. Han fikk sin utdanning i Leipzig og Berlin.
Winter-Hjelm var en førende drivkraft innen norsk musikk på slutten av 1800-tallet. Han opprettet en musikkskole i 1864, og startet og drev et musikkakademi i Christiania sammen med Edvard Grieg i 1866. Akademiet ble nedlagt da Grieg reiste til Italia i 1869.
Under salmesangstriden ga Winter-Hjelm ut et antall skrifter som demonstrerte betydelig og dyptgående sakkunnskap. Han ga også ut flere pedagogiske skrifter.
Han komponerte blant annet to symfonier, flere sanger for mannskor, samt universitetskantaten Lyset. Han var organist i Trefoldighetskirken i Oslo fra 1874 til 1921 og musikkanmelder i Aftenposten fra 1887 til 1913.