Osensjøen (også skrevet Ossjøen) er en innsjø i kommunene Åmot og Trysil i Innlandet fylke. Innsjøen har utløp gjennom Søndre Osa til Rena og Glåma.
Ved nordenden av Osensjøen ligger bygda Nordre Osen i Åmot kommune. På vestsida av sjøen ligger Sørlistøa Fløtermuseum. I sørenden av sjøen ligger bygda Søre Osen, som tilhører Trysil kommune. Størstedelen av sjøens areal ligger i Trysil kommune. På østsida av Osensjøen ligger noen av de eldste gårdene i området, som skriver seg fra skogfinnenes innvandring midt på 1600-tallet.
Innsjøen er regulert og brukes som magasin for Osa kraftverk
Ved den lange og smale Osensjøen i Innlandet fylke er det to fine badeplasser.
Den største – også kalt Playa del Osen – ligger ligger i nordenden. Ved Osen Vannsport og Camping (Åmot kommune) er det en nesten én kilometer lang sandstrand med utleie av robåter, kanoer og surfebrett.
I sør ligger Sjøenden, (Trysil kommune) med brygge, båtslipp, lekeapparater og trampoline.
Begge strendene har sandvolleyballbaner, kiosker og toaletter.
