Arthur Jeffrey Dempster (Toronto, 14 de agosto de 1886 – Stuart, Flórida, 11 de março de 1950) foi um físico canadense-estadunidense, mais conhecido por seu trabalho em espectrometria de massa e sua descoberta em 1935 do isótopo do urânio 235U.
Dempster obteve os graus de bacharel e mestre na Universidade de Toronto em 1909 e 1910, respectivamente. Foi estudar na Alemanha, seguindo então na eclosão da Primeira Guerra Mundial para os Estados Unidos, onde obteve um Ph.D. em física na Universidade de Chicago.
Dempster foi professor da Faculdade de Física da Universidade de Chicago em 1916, onde permaneceu até morrer em 1950.
Durante a Segunda Guerra Mundial trabalhou no Projeto Manhattan , desenvolvendo as primeiras bombas atômicas.
Em 1946 foi um diretor de divisão do Argonne National Laboratory.
Em 1918, Dempster desenvolveu o primeiro espectrômetro de massa moderno, um aparato científico que permite aos físicos identificar compostos pela massa dos elementos em uma amostra e determinar a composição isotópica dos elementos em uma amostra. O espectrômetro de massa de Dempster era mais de 100 vezes mais preciso do que as versões anteriores e estabeleceu a teoria básica e o projeto dos espectrômetros de massa que ainda são usados até hoje. A pesquisa de Dempster ao longo de sua carreira centrou-se no espectrômetro de massa e suas aplicações, levando em 1935 à sua descoberta do isótopo de urânio235 Dempster também era conhecido como uma autoridade em raios positivos.