Gustav Lilienthal född 9 oktober 1849 i Anklam död 1 februari 1933 i Berlin, var en tysk arkitekt och flygpionjär. Han var bror till Otto Lilienthal.

Gustav Lilienthal med svärdotter.

Släkten Lilienthal härstammade från en svensk släkt som tidigare hetat von Lilienthal och där någon officer stannat kvar i Tyskland efter det 30-åriga kriget.

Redan som 13-åring försökte han tillsammans med sin bror bygga sina första vingar på vinden i ett hus. Efter visst besvär med att få ut vingen började de inte helt ofarliga flygproven. 1868 flyttade han till Berlin för att studera och praktisera inom byggfacket. Efter det Fransk-tyska kriget arbetade han som arkitekt i Österrike och England. När han återkom till Tyskland återupptog han tillsammans med sin bror arbetet med flygforskningen. Gustav Lilienthal kunde på grund av sitt arbete inte deltaga i lika många flygningar som sin bror, men han flög flera gånger 1893 vid Rhinower Bergen och 1894 vid Lichterfelde. Efter broderns död försökte han genomföra en del nya idéer inom byggnadstekniken, som han försökte exploatera i Rio de Janeiro utan resultat. Han återvände till Europa 1913 och inledde studier av virvelbildningen som alstras vid vingspetarna, där han var inne på i vår tid moderna tankegångar. Han gav ut ett par böcker av flygteknisk art. 1924, när Otto-Lilienthal-Gesellschaft bildades, tilldelades han ett finansiellt stöd för sina undersökningar av slagflygare. I en hangar på Tempelhof byggde han en slagflygare med 15 meters spännvidd försedd med en motor på 3,5 hk. Under en storm 1928 förstördes slagflygaren, men han byggde med envishet upp den igen och kunde uppleva att den flög en 250 meter lång sträcka på 3 meters höjd.