柴田亚衣（しばた あい Shibata Ai，1982年5月14日—），日本女子游泳选手。柴田亚衣多次打破
日本记录，目前保持400米及1500米自由泳日本纪录。
柴田亚衣出生在
福冈县太宰府市，三岁时因为父亲工作的缘故，全家搬到北九州市，并开始在俱乐部学习游泳。她在小学二年级时转学到岛县美马郡胁町（现
美马市）。柴田亚衣小时候体育表现不佳，成绩并不理想。
她在徳岛县立穴吹高等学校毕业后，在2001年4月进入
鹿屋体育大学就读。她在2002年9月
日本大学游泳锦标赛中，于400米及800米自由泳皆获得亚军。
横滨市举行的2002年
泛太平洋游泳锦标赛是柴田亚衣首次在国际比赛中登场，虽然她未获得任何奖牌。她在2003年世界游泳锦标赛代表
日本参加400米、800米及1500米自由泳。
柴田亚衣在2004年夏季奥林匹克运动会中代表日本参加400米及800米自由泳，并获得800米自由泳
金牌，成为日本自从山中毅于1960年获得自由泳银牌以来，首位于自由泳获得奖牌的日本人。她在2004年9月份同时成为
鹿儿岛县与徳岛县荣誉县民。柴田亚衣也在当年获得紫绶褒章。
柴田亚衣在
蒙特利尔举行的2005年世界游泳锦标赛中获得女子400米自由泳银牌及800米自由泳铜牌，并以4分06秒74打破日本女子400米自由泳记录。
2005年4月，她在
鹿屋体育大学继续攻读硕士，并且接受田中孝夫教授的指导。柴田亚衣在
墨尔本举行的2007年世界游泳锦标赛中获得女子400米自由泳及1600米自由泳铜牌，同时都打破
日本记录。不过她在800米自由泳只获得第6名，虽然她在同一年的千叶世界游泳比赛刷新自己的800米自由泳纪录。
柴田亚衣在2008年4月参加日本游泳锦标赛，获得2008年夏季奥林匹克运动会400米及800米自由泳参赛资格。但是她在2008年夏季奥林匹克运动会800米自由泳只获得第27名，未能进入决赛。后来柴田亚衣因为腰伤发作，在2008年12月宣布退休。
她在2009年3月完成硕士学位，然后于2009年6月举行的
奥运会音乐会中担任司仪。柴田亚衣在退休后持续参予游泳推广活动。