Una illa fantasma és una illa que apareix a la cartografia històrica per un període més o menys llarg fins que finalment se n'assumeix o confirma la inexistència. Es distingeix de les illes fictícies perquè aquestes van sorgir com a part de mites, llegendes o obres literàries o cinematogràfiques.
Algunes illes fantasma van aparèixer en els mapes a conseqüència de la ubicació errònia d'illes reals. Per exemple la península de la Baixa Califòrnia i la de Corea apareixen en alguns mapes antics com a illes encara que més tard es va descobrir que estaven connectades al subcontinent nord-americà, la primera, i la segona al d'Àsia per una extensa franja de terra. Igualment, la península de Yucatán va ser considerada una illa quan durant les primeres exploracions dels espanyols es va assolir la Llacuna de Termes, però, posteriors viatges van concloure que es tractava d'una península unida geogràficament al que actualment és l'Amèrica Central.[1] L'illa de Thule va ser potser descoberta al segle iv aC i oblidada més tard. Després de ser redescoberta molt de temps després va ser identificada per antics exploradors i geògrafs de manera alterna com les illes Shetland, Islàndia o fins i tot Escandinàvia. Altres marins també van reportar-ne la inexistència.
Algunes illes fantasmes haurien pogut existir en la forma de bancs de sorra, cons volcànics, deposicions de lava o altres estructures inestables que han aparegut i desaparegut successives vegades al llarg de la història. Fins i tot algunes poden haver estat suposades per l'observació d'il·lusions òptiques (per exemple miratges). Altres illes fantasma són probablement creacions mítiques com la de Sant Brandan, l'Antillia o l'illa de Brasil, etc.
No s'ha de confondre amb el concepte d'illa perduda, que assenyala a territoris insulars on l'existència passada és almenys probable, però que mai han estat plasmats en la cartografia per haver desaparegut de forma catastròfica (a causa de terratrèmols, tsunamis, augment del nivell del mar, etc.) en temps prehistòrics. Fins i tot en temps històrics bastant recents es poden documentar illes d'existència breu com en el cas de l'illa Ferdinandea. D'altra banda, algunes petites illes i illots han estat categoritzats com a «illes fantasmes» fins al seu redescobriment fidedigne, aquests han estat els casos de les Aurora i la Rockall. Un altre cas que podria il·lustrar la diferència entre una illa perduda i una illa fantasma és el de l'Illa Bermeja que hauria estat territori de Mèxic en el golf homònim, sobre la qual encara es debat sobre la seva existència recent.[2]