عملية النسر الأسود هي عملية عسكرية جرت خلال حرب العراق في الفترة ما بين عام 2003 إلى عام 2011، وتُعد العملية رقم 381 ضمن حرب العراق عام 2003. خاضت فيها القوات الأمريكية والبولندية والعراقية معارك عنيفة ضد مسلحين موالين لرجل الدين مقتدى الصدر، في مدينة الديوانية عاصمة محافظة القادسية العراقية، بهدف السيطرة على المدينة.
استهدفت الطائرات الحربية الأمريكية مواقع المسلحين بصواريخ "هيلفاير" داخل المدينة وفي محيطها. وبحسب بيانات رسمية صادرة بتاريخ 7 أبريل 2007، أكدت السلطات العراقية مقتل ستة من المتمردين وأسر 39 آخرين. وفي 10 أبريل 2007، أُعلن عن انتهاء العمليات القتالية، ودخلت العملية في مرحلة إعادة الإعمار.
تجدر الإشارة إلى أن هذه العملية لا ترتبط بعملية "النسر الأسود الثانية" التي جرت في يناير من نفس العام.