Olaf Willums (født 25. april 1886 i Porsgrunn, død 25. februar 1967 i Eidanger) var en norsk maler.
Han studerte ved Kunstakademiet under Halfdan Strøm og Christian Krohg 1912 - 13, ved Statens håndverks- og kunstindustriskole under Johan Nordhagen 1912
- 1918, og senere under Basil Schoukhaeff og André Lhote i Paris. Han var i en årrekke overlærer ved Statens håndverks- og kunstindustriskole.
W. var utdannet som ingeniør i Tyskland og arbeidet som turbinkonstruktør ved et firma i Braunschweig fra 1908. I 1912 bestemte han seg til å bli kunstner og begynte å ta undervisning i maling og grafikk. På det siste området viste W. så stor dyktighet at han etterfulgte Johan Nordhagen som overlærer i rader-klassen året etter at han hadde avsluttet tegneskolen. I sitt mer enn 25 år lange virke der var han en avholdt lærer for en hel generasjon av norske grafikere.
På sine mange studiereiser fikk W. solide kunnskaper om eldre europeisk kunst, især grafikkens teknikk og historie. Han mottok sterke impulser fra tidlige tyske, flamske og nederlandske renessansemestre, fra Østens kunst og britisk samtidsgrafikk. W.s kunstneriske bestrebelser gikk på mange måter på tvers av samtidens franskinspirerte idealer. Han var opptatt av eldre tiders arkitektur og Europas gamle byer. Samtidig var han en stillferdig romantiker og svermer med interesse for norrøn mytologi, sagatid og norsk folkedikting. Med forkjærlighet hentet han sine landskapsmotiver i tradisjonsrike telemarksbygder som Hjartdal og Rauland. Denne solide forankring i eldre kultur gjorde ham på mange måter tradisjonsbundet og konservativ når det gjaldt hans kunstneriske form og den minutiøse, ofte litt tørre teknikk W. nådde fram til en overlegen beherskelse av mange teknikker innenfor radering, litografi, dets variant litotint (pensel-litografi) foruten tresnitt. Det siste var den teknikk der han nådde sine mest personlige resultater. Mens hans trykk for øvrig har en naturalistisk karakter, er tresnittene preget av en myndig, ofte nesten heraldisk ornamental forenkling. Hans hovedverk som grafiker er de enkle, uttrykksfulle tresnittene til Norske folkevisor (1936), der alle 38 bilder er trykt direkte med de originale, utskårne treblokkene. W. var også en dyktig tegner med en følsom strek, og han lagde en rekke ex libris. Motivkretsen var omfattende: landskaper, by- og arkitekturmotiver, figurbilder, portretter og akter, genre-, interiør- og blomsterbilder foruten dyremotiver og stilleben.
Inntil han sluttet som lærer arbeidet W. vesentlig med grafikk, men utførte også en del malerier, gjerne med romantiske motiver gjengitt med stor detaljrikdom i en presist utpenslet teknikk. Sine siste 20 år ofret han seg helt for maleriet. Etter hvert ble hans uttrykksform noe bredere og friere. Hans hovedverk som maler er den mektige Draumkvæde-serien (olje, Porsgrunn kommune), 7 store lerreter som han arbeidet med i mer enn 30 år. W. malte også en rekke impresjonistisk oppfattede akvareller. I 1919 var han en av stifterne av Foreningen Norske grafikere.