Fermat' suur teoreem ehk Fermat' probleem on väide, et kui n3 on naturaalarv, siis võrrandil + =ei ole lahendeid positiivsete täisarvude seas.

Selle hüpoteesi püstitas prantsuse matemaatik Pierre de Fermat 1637. aastal. Fermat' suure teoreemi tõestas esimesena inglise matemaatik Andrew Wiles 1994. aastal, ametlikult avaldati tõestus 1995. aastal.