Otto Paul Hermann Diels, (født 23. januar 1876, Hamburg, Ger. — død 7. mars 1954, Kiel, W.Ger.), Tysk organisk kjemiker som sammen med Kurt Alder ble tildelt Nobelprisen for kjemi i 1950 for deres felles arbeide med å utvikle en metode for å fremstille sykliske organiske forbindelser.
Diels studerte kjemi ved Universitetet i Berlin under Emil Fischer og ble etter forskjellige ansettelser gjort til professor i kjemi ved University of Kiel (1916). Han ble emeritus i 1945.
I 1906 oppdaget Diels et sterkt reaktivt stoff, karbonsuboksyd (syreanhydridet av malonsyre), og bestemte dets egenskaper og kjemiske sammensetning. Han utviklet også en lett kontrollert metode for å fjerne noen av hydrogenatomene fra visse organiske molekyler ved bruk av metallisk selen.
Hans viktigste arbeid omhandlet dien-syntese, der organiske forbindelser med to karbon-til-karbon-dobbeltbindinger ble brukt for å bevirke synteser av mange sykliske organiske stoffer under forhold som kastet lys på molekylstrukturen til de oppnådde produktene. Denne metoden ble utviklet (1928) i samarbeid med Kurt Alder, studenten hans, og er kjent som Diels-Alder-reaksjonen. Arbeidet deres viste seg spesielt viktig i produksjonen av syntetisk gummi og plast.