Luis Gaitán de Ayala o Gaytán de Ayala fue un noble castellano del siglo XVI.

Asistió como procurador a las cortes de Castilla reunidas en Madrid en 1573,[1]​ y después fue corregidor de esta villa en dos periodosː 1579-1583 y 1587-1592.

Al frente del ayuntamiento madrileño, promovió la construcción de la Plaza Mayor de la villa y corte.

No se le ha de confundir con su sobrino, Luis Gaitán de Ayala y Padilla, I conde de Villafranca de Gaytán, que fue caballero de Santiago, embajador en Saboya y presidente de la Casa de Contratación de Indias.