La Vénus de Willendorf est une statuette en calcaire du Paléolithique supérieur, attribuée au Gravettien, découverte lors de travaux de construction sur une ligne de chemin de fer en 1908 à Willendorf, en Autriche. Elle est conservée au Musée d'histoire naturelle de Vienne, en Autriche.
La statuette est en calcaire oolithique et mesure de hauteur. Elle représente une femme nue debout, les bras reposant sur ses seins. Certains aspects de son corps qui ont à voir avec la reproduction ont tous été soulignés, ce qui laisse penser (sans jamais avoir été prouvé) qu'elle représente une déesse de la fertilité. La tête, finement gravée, est penchée en avant et semble être entièrement recouverte par des tresses enroulées. La loi de frontalité, c'est-à-dire de symétrie, est respectée.
Des restes de pigments laissent supposer qu'originellement la statuette était peinte en rouge. La de son modelé lui a apporté une renommée mondiale.
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La statuette a été découverte par Josef Szombathy en collaboration avec Josef Bayer en 1908 sur le site d'une ancienne briqueterie à Willendorf, dans la région de la Wachau, un petit village situé à de Krems an der Donau, sur le Danube (Basse-Autriche). La stratigraphie reconnue lors des fouilles effectuées sur le site a permis d'attribuer la statuette au Gravettien et lui a attribué un âge relatif d'environ avant le présent. L’examen par tomodensitométrie situe sa fabrication entre et avant le présent.
Cette statuette fait partie des Vénus paléolithiques, le plus souvent grasses avec de gros seins, fesses (stéatopyges) et ventre. Ces traits, que l'on retrouve notamment chez la Vénus de Lespugue (Haute-Garonne), réalisée en ivoire, sont souvent interprétés comme des symboles de fécondité. Une autre figurine, également en ivoire mais dont seule la tête est parvenue jusqu'à nos jours, semble faire exception par sa finesse : il s'agit de la Dame de Brassempouy, découverte dans les Landes.
En 1988, une autre Vénus, datant de avant le présent, a été trouvée à Galgenberg, juste au-dessus de Krems.