Die Axel-Heiberg-Insel (engl. Axel Heiberg Island) ist die siebtgrößte Insel Kanadas und eine der Königin-Elisabeth-Inseln. Sie gehört zum Territorium Nunavut und liegt zwischen 78° und 81° n. Br. sowie 85° und 97° w. L. an der Westflanke der Ellesmere-Insel.
Die durch Fjorde stark gegliederte Insel ist 43.178 km² groß und erreicht an ihrer höchsten Stelle, dem Outlook Peak, eine Höhe von 2.211 m. Eis und Gletscher bedecken 14.733 km² der Gesamtfläche. Sie wird beherrscht von der Müller-Eiskappe, benannt nach einem bekannten Glaziologen.
Die Insel wurde 1900 von Otto Sverdrup entdeckt, und nach dem Konsul Axel Heiberg, dem Mitgründer der norwegischen Brauerei Ringnes, welche die Polarexpedition finanziell unterstützte, benannt.
Die wissenschaftliche Erforschung der Insel begann erst gegen Ende der 50-er Jahre des 20. Jahrhunderts.
Die Insel ist bis auf die arktische McGill-Forschungsstation unbewohnt, es gibt aber Überreste von Siedlungen der Inuit aus der Vergangenheit.
Bekannt wurde die Insel u.a. auch durch einen 1985 entdeckten mumifizierten Wald, der im Eozän vor 40 bis 50 Millionen Jahren hier wuchs.