Theresa Vilsmaier (* 8. Juni 1989 in München) ist eine ehemalige deutsche Filmschauspielerin, die als Ärztin tätig ist.

Sie ist die Tochter der tschechischen Schauspielerin Dana Vávrová und des deutschen Regisseurs Joseph Vilsmaier. Ihre Schwestern Janina Vilsmaier und Josefina Vilsmaier sind ebenfalls als Schauspielerinnen tätig.

Vilsmaier wuchs mehrsprachig auf und besuchte die Bavarian International School in Haimhausen. Im Herbst 2008 begann sie ein Jura-Studium in London. Wegen des Krebsleidens ihrer Mutter kehrte sie jedoch nach dem ersten Semester nach Deutschland zurück. Aufgrund des Todes ihrer Mutter wechselte sie das Studienfach und begann ein Medizinstudium an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Am 9. Februar 2011 legte sie ihr 1. Staatsexamen ab. Sie schloss ihr Studium mit einer Promotion ab und arbeitet seit 2019 als Ärztin im Hormon- und Kinderwunschzentrum an der LMU.

Gemeinsam mit ihrer älteren Schwester Janina gehört sie dem Stiftungsrat der Dana-Vávrová-Stiftung an, die 2010 zur Bekämpfung von Krebserkrankungen gegründet wurde.

Ihre erste „Filmrolle“ hatte Theresa bereits bei ihrer Geburt, als sie von ihrem Vater gefilmt wurde. Die Geburtsszene wurde später in dem Film Rama dama verwendet. Sie trat in weiteren Filmen ihrer Eltern auf, zum Beispiel in Marlene als Marlene Dietrichs Tochter Maria und in dem Kinderfilm Der Bär ist los!. Weitere Rollen hatte sie in den Filmen Bibi Blocksberg und Das fliegende Klassenzimmer.