吳懿，字子遠，兗州陳留郡(治今河南省開封市)人。三國時期蜀漢將領，蜀漢穆皇后吳氏兄長。
當時，劉焉遷任益州牧，吳懿因其父親與劉焉交情很好，因而帶著全家隨劉焉入蜀。後劉焉心懷自立為帝的想法，善於面相的人又說吳懿妹妹吳氏日後將有極尊貴的地位，於是讓跟隨自己入蜀的兒子劉瑁迎娶了吳氏。
建安十七年，劉備率眾進攻劉璋，佔據廣漢郡的涪城，劉璋派遣時任中郎將的吳懿與劉璋手下將領張任、劉瑰、冷苞、鄧賢等率兵在涪縣一帶與劉備軍交戰，但皆被劉備擊敗，吳懿率軍向劉備投降，受任為討逆將軍。劉備平定益州，拜吳懿為護軍，並迎娶吳懿當時身為寡婦的妹妹吳氏為夫人。吳懿又成為了劉備的大舅哥。
公元221年，劉備稱帝，建立蜀漢，吳懿升任關中都督。
吳懿雖然屬於姻親，但他也善於統兵作戰，蜀漢丞相諸葛亮北伐曹魏，吳懿也隨軍出征。
建興八年，吳懿和丞相司馬魏延在諸葛亮命令下引軍西入羌中，攻擊曹魏涼州地區，漢軍行至陽溪一帶，遭遇曹魏後將軍費曜、雍州剌史郭淮的大軍，兩軍會戰，吳懿和魏延大破費曜和郭淮。吳懿因功受封徙亭侯，進封高陽鄉侯，並升任左將軍。
諸葛亮病逝後。吳懿受命為漢中都督，出鎮蜀漢軍事重鎮漢中郡，並遷任車騎將軍，授予節符，領雍州刺史，進封濟陽侯。
公元237年(建興十五年)，吳懿去世。