Hudson Bay (etter Henry Hudson) er en stor havbukt i det nordlige Canada, forbundet med Atlanterhavet gjennom Hudson Strait og med Polhavet gjennom Foxe Channel.
Hudson Bay har et flateinnhold på 822 320 kvadratkilometer og et midlere dyp på 100 meter. Største dybde er 270 meter. Den er verdens nest største bukt etter Bengalbukta. Hudson Bay har mange øyer, de fleste nær østkysten.
Hudson Bay er islagt fra midt i desember til midt i juni. Tidevannshøyden varierer fra 0,5 meter ved østkysten til 4 meter ved vestkysten. Saltholdigheten i de øverste lagene er lav på grunn av den store ferskvannstilførselen, om sommeren ned til 23 promille i overflaten på det åpne havet. Vanntemperaturen er lav. I juli og august kan den komme opp i 10 °C i overflaten i den sørlige delen, men for størstedelen er temperaturen under 0 °C i hele vannmassen.
Den sørlige armen kalles James Bay. Rundt den og nordover til 58° nordlig bredde vokser barskog og lenger nord er det treløs tundra. Hudson Bay er farbar for skip, men skipsfarten er vanskelig på grunn av isfjell i Hudson Strait. Kysten er svært tynt befolket.
I sjøen er det blant annet torsk, kveite og laks. Det er cirka 200 fuglearter, blant annet ender, snøgås, svaner og kråkefugler. I nordlige områder finnes hvalross og spekkhogger og andre hvalarter. Isbjørn vandrer sørover på isen for å fange sel. Ved kysten er det blant annet caribou (nordamerikansk villrein), moskusfe og bever.
Hudson Bay ble oppdaget av Henry Hudson i 1610. Den dansk-norske sjøfareren Jens Munk overvintret der 1619–1620. Landet omkring var under kontroll av Hudson's Bay Company 1670–1869.