Tjornomorsk (ukrainsk: Чорноморськ), tidligere Illitjivsk, er en havneby i Odessa oblast (provins) i det sydvestlige Ukraine. Byen er et eget rajon (distrikt) i oblastet. Tjornomorsk ligger ved kysten af Sortehavet, cirka 20 km vest for Odessa. Fra byen er der færgeforbindelse til Varna i Bulgarien.