Otto Wilhelm von Struve war ein deutsch-baltischer Astronom.

Struve war der Sohn des Astronomen Wilhelm Struve. Mit 15 Jahren begann Struve an der Universität Dorpat Astronomie zu studieren. Schon während seines Studiums wirkte er als Praktikant bei seinem Vater an der Sternwarte Dorpat. 1839 schloss Struve sein Studium mit einer Promotion ab und bekam eine Anstellung bei der Sternwarte in Pulkowo als Adjunkt-Astronom. Bei seinen Forschungen dort entdeckte Struve 1841 eine neue Bestimmung der Präzessionskonstanten.

1847 berief der Generalstab der zaristischen Armee Struve zum beratenden Astronomen. Dieses Amt hatte er 15 Jahre inne. Als solcher leitete er die geodätisch-astronomischen Arbeiten. 1848 avancierte Struve zum zweiten Direktor der Sternwarte in Pulkowo und 1856 beförderte man ihn zum a.o. Professor. Zwei Jahre später erfolgte die Beförderung zum Zweiten Astronomen und 1861 zum Ordentlichen Professor.

Die Russische Akademie der Wissenschaften nahm 1861 Struve als ordentliches Mitglied auf. Ein Jahr später wurde Struve der Nachfolger seines Vaters und wirkte bis 1889 als Direktor der Sternwarte. 1867 ernannte man ihn zum Vorsitzenden der damals international agierenden Astronomischen Gesellschaft. Auf Bitte der Akademie wurde Struve 1887 zum Wirklichen Geheimrat ernannt.

Mit 71 Jahren ging Otto Struve in Pension und wanderte nach Deutschland aus. Er ließ sich in Karlsruhe nieder, wo er Mitglied des Corps Baltica (jetzt Corps Baltica-Borussia Danzig zu Bielefeld) war und starb dort im Alter vom 86 Jahren am 16. April 1905.

Struve beobachtete 500 neue Doppelsternsysteme am nördlichen Himmel. Er untersuchte den Saturn und dessen Ringe, bestimmte die Masse des Neptun, entdeckte einen inneren Uranustrabanten.

Darüber hinaus ermittelte die Parallaxe verschiedener Fixsterne, machte Beobachtungen über die Veränderlichkeit im Orionnebel und kleiner, darin verteilter Sterne. Außerdem führte er zahlreiche Beobachtungen über Kometen durch. 1851 wies er während einer Sonnenfinsternis nach, dass die Protuberanzen dem Sonnenkörper angehören. Auch beteiligte er sich an der Gradmessung, die sich über 69 Längengrade zwischen Valentia Island im Südwesten Irlands und Orsk an der asiatischen Grenze erstreckt.

1850 wurde er mit der Goldmedaille der Royal Astronomical Society ausgezeichnet.

Otto Struve war Vater von Hermann von Struve und Ludwig von Struve, beide ihrerseits Astronomen. Er ist auch Großvater des Astronomen Otto von Struve.