Büyük Ayı takımyıldızı (Latince: Ursa Major), kuzey gökyüzünde bulunan ve mitolojisi muhtemelen tarih öncesi dönemlere kadar uzanan bir takımyıldızdır. Latince adı "büyük (veya daha büyük) ayı" anlamına gelir ve yakınındaki Küçük Ayı (Ursa Minor) ile tezat oluşturur.[1] Antik çağda, MS 2. yüzyılda Batlamyus tarafından Yunan, Mısır, Babil ve Asur astronomlarının önceki çalışmalarına dayanarak listelenen orijinal 48 takımyıldızdan biriydi.[2] Bugün 88 modern takımyıldız arasında üçüncü en büyük takımyıldızdır.
Büyük Ayı, esas olarak "Büyük Kepçe", "Araba", "Charles'ın Arabası" veya "Saban" gibi isimlerle anılan yedi ana yıldızın oluşturduğu asterizmle bilinir. Özellikle Büyük Kepçe'nin yıldız konfigürasyonu, "Küçük Kepçe"nin şekline benzer. Bu takımyıldızın iki yıldızı Dubhe (α UMa) ve Merak (β UMa), Küçük Ayı'daki günümüzün kuzey kutup yıldızı Polaris'e doğru bir yön bulma işaretçisi olarak kullanılabilir.