Willi Holdorf (17. februar 1940–5. juli 2020) var ein tysk friidrettsutøvar som vann den olympiske gullmedaljen i tikamp i 1964. Han var frå landsbyen Blomesche Wildnis i Schleswig-Holstein og representerte Vest-Tyskland.
Holdorf vart vesttysk meister i tikamp i 1961, ein prestasjon han gjentok to år seinare. Sommaren 1962 sikra han seg også den vesttyske meistertittelen på 200 meter hekk. I september same året vart han femtemann i tikampen ved europameisterskapen i Beograd, med sine 7 355 poeng enda han nær 300 poeng bakom vinnaren, Vasilij D. Kuznetsov frå Sovjetunionen. Vel to år etter gjorde Holdorf sitt livs beste tikampøving under dei olympiske leikane 1964 i Tokyo. Han oppnådde då 7 887 poeng og slo nestemann, Rein Aun frå Sovjetunionen, med 35 poeng.
Holdorf la opp i 1965.
Kjelder