吴懿，字子远，兖州陈留郡(治今河南省开封市)人。三国时期蜀汉将领，蜀汉穆皇后吴氏兄长。
当时，刘焉迁任益州牧，吴懿因其父亲与刘焉交情很好，因而带着全家随刘焉入蜀。后刘焉心怀自立为帝的想法，善于面相的人又说吴懿妹妹吴氏日后将有极尊贵的地位，于是让跟随自己入蜀的儿子刘瑁迎娶了吴氏。
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建安十七年，刘备率众进攻刘璋，占据广汉郡的涪城，刘璋派遣时任中郎将的吴懿与刘璋手下将领张任、刘璝、冷苞、邓贤等率兵在涪县一带与刘备军交战，但皆被刘备击败，吴懿率军向刘备投降，受任为讨逆将军。刘备平定益州，拜吴懿为护军，并迎娶吴懿当时身为寡妇的妹妹吴氏为夫人。吴懿又成为了刘备的大舅哥。
公元221年，刘备称帝，建立蜀汉，吴懿升任关中都督。
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吴懿虽然属于姻亲，但他也善于统兵作战，蜀汉丞相诸葛亮北伐曹魏，吴懿也随军出征。
建兴八年，吴懿和丞相司马魏延在诸葛亮命令下引军西入羌中，攻击曹魏凉州地区，汉军行至阳溪一带，遭遇曹魏后将军费曜、雍州剌史郭淮的大军，两军会战，吴懿和魏延大破费曜和郭淮。吴懿因功受封徙亭侯，进封高阳乡侯，并升任左将军。
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诸葛亮病逝后。吴懿受命为汉中都督，出镇蜀汉军事重镇汉中郡，并迁任车骑将军，授予节符，领雍州刺史，进封济阳侯。
公元237年(建兴十五年)，吴懿去世。