Димитрије Помпеју (рум. Dimitrie Pompeiu) (Броскауци, 22. септембар 1873 — Букурешт, 7. октобар 1954), математичар, доктор математике и професор универзитета у Јашију и Букурешту.
Након студија у Букурешту је отишао у Француску, гдје је студирао математику у Паризу. Докторат из математике је одбранио 1905. са тезом Континуитет комплексних промјењивих функција, под назором Анрија Поенкареа. По повратку у Румунију је био професор математике у Јашију, а од 1912. декан је универзитета у Букурешту.
Његови доприноси су били углавном у подручјима математичке анализе, теорије комплексних функција, и рационалне механике. Године 1929. поставио је тзв. Помпејуов проблем у интегралној геометрији. Уз то је 1906. установио посебни вид неконстантних али свуда деривабилних функција које се сада називају Помпејуове деривације.
Дописни је члан Српске краљевске академије (Академије природних наука) од 16. фебруара 1940. Дописни је члан Српске академије наука (Одељења природно-математичких наука) од 22. марта 1948. Године 1934. постао је члан румунске академије.