Der Atacamagraben (auch Chilegraben oder Peru-Chile Graben, engl. Peru-Chile trench) ist eine bis 8.081 Meter tiefe und 2500 km lange Tiefseerinne im südöstlichen Teil des Pazifischen Ozeans (Pazifik).

Der langgestreckte Atacamagraben, der durch die Subduktion der Nasca-Platte unter die Südamerikanische Platte entstanden ist (beziehungsweise weiterhin entsteht), ist maximal 50 Kilometer breit. Der Graben findet seine nördliche Fortsetzung im Perugraben, der hinter dem Nordostausläufer der Nascaschwelle beginnt.

Der Atacamagraben befindet sich zwischen der südamerikanischen Küste im Norden und Osten, dem Ostausläufer der Osterschwelle im Süden, dem Chilebecken im Westen und der Nascaschwelle im Nordwesten. Er liegt ungefähr 160 Kilometer vor der peruanisch-chilenischen Küste und etwa zwischen 16 und 30° südlicher Breite sowie 72 und 76° westlicher Länge.