DeChilia-arm (Roemeens:Braţul Chilia,Oekraïens:Кілійське гирло;Kiliske hyrlo) is de noordelijkste van de drie grote aftakkingen van deDonau in deDonaudelta. De Chilia-arm is 104 km lang en is kort voorTulcea, de eerste Donau-aftakking: de Chilia-arm vormt hier de linkerarm en de Tulcea-arm de rechter. Hij voert circa 60% van het Donauwater af naar deZwarte Zee. De andere twee grote rivierarmen in de Donaudelta zijn deSulina-arm en deSfântu Gheorghe-arm, beide voortzettingen van de Tulcea-arm.
De Chilia-arm vormt de grens tussenOekraïne enRoemenië en tussen de historische landstrekenBessarabië resp. deBoedzjak in het noorden en deDobroedzja in het zuiden.
De tak is genoemd naar de stadKilia (Chilia), die aan weerszijden van de rivierarm ligt: Kilia op linkeroever in Oekraïne enChilia Veche op de rechter in Roemenië. De grootste stad aan de Chilia-arm isIzmajil, ook in Oekraïne.
Hoewel de Chilia-arm de diepste is van de drie Donau-armen, is de arm als scheepvaartroute van oudsher niet van belang. Het meeste scheepvaartverkeer dat via de delta gaat, gebruikt de gekanaliseerde Sulina-arm, hoewel de voornaamste verbinding tussen de Donau en de zee hetDonau-Zwarte Zeekanaal is, dat de delta geheel omzeilt.
Zelf vertakt de Chilia-arm zich voorbijVylkove in twee armen: de noordelijke Otsjakiv-arm, die op Oekraïens grondgebied ligt, en de zuidelijke Stambulul Vechi-arm (Oekr.:Starostamboelske hyrlo), die de grens vormt. Van deze Stambulul Vechi-arm takt vervolgens de Novostamboel-arm of Bystroje-arm af, die weer tot Oekraïne behoort. Deze arm zou volgens Oekraïense plannen moeten worden uitgediept tot een volwaardige scheepvaartroute, waarmee de Roemeense Sulina-arm zou kunnen worden omzeild en die de Oekraïense havens aan de Chilia-arm een nieuwe impuls zou moeten geven. DitBystrojekanaal is vanwege de te verwachten milieuschade van vele kanten bekritiseerd, onder meer door deEuropese Unie en hetWereldnatuurfonds.