Peggy Whitson, mit vollem Namen Peggy Annette Whitson, (geboren am 9. Februar 1960 in Mount Ayr, Iowa, U.S.), amerikanische Biochemikerin und Astronautin, war die erste weibliche Kommandantin der Internationalen Raumstation (ISS) und hält den Rekord unter den amerikanischen Astronauten und unter den Frauen für die längste Zeit im Weltraum, fast 666 Tage.
Whitson erhielt 1981 einen B.S. in Biologie und Chemie vom Iowa Wesleyan College in Mount Pleasant, Iowa, und promovierte 1985 in Biochemie an der Rice University in Houston. 1986 wechselte sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin zum Johnson Space Center (JSC) der National Aeronautics and Space Administration (NASA) in Houston und arbeitete später als Leiterin der Biochemie-Forschungsgruppe bei KRUG International, einem Auftragnehmer der NASA für medizinische Wissenschaften am JSC. Whitson hatte eine lange und abwechslungsreiche Karriere bei der NASA, bevor sie als Astronautenkandidatin ausgewählt wurde. Unter anderem arbeitete sie von 1989 bis 1993 in der Abteilung Biomedical Operations and Research am JSC und war von 1993 bis 1996 stellvertretende Abteilungsleiterin der Medical Sciences Division am JSC. Sie beteiligte sich auch an der Zusammenarbeit zwischen amerikanischen und sowjetischen (später russischen) Wissenschaftlern.
Whitson begann ihre Astronautenausbildung im August 1996. Nach Abschluss der zweijährigen Ausbildung arbeitete sie in verschiedenen technischen Positionen in der Abteilung Operationsplanung des Astronautenbüros der NASA. Am 5. Juni 2002 flog sie zum ersten Mal als Flugingenieurin auf der Expedition 5 zur ISS an Bord der Raumfähre Endeavour auf der Mission STS-111 ins All. An Bord der ISS führte sie mehr als 20 Experimente in den Bereichen Mikrogravitation und Biowissenschaften durch und bediente und installierte außerdem kommerzielle Nutzlasten und Hardwaresysteme. Sie wurde zum ersten NASA ISS-Wissenschaftsoffizier ernannt und führte auch einen Weltraumspaziergang durch, um eine Abschirmung an einem Servicemodul zu installieren und eine wissenschaftliche Nutzlast auszusetzen. Nach fast 185 Tagen im All kehrte sie an Bord von STS-113 zur Erde zurück und landete am 7. Dezember.
Whitson flog am 10. Oktober 2007 ein zweites Mal ins All – an Bord von Sojus TMA-11 mit dem Russen Yury Malenchenko und dem Malaysier Sheikh Muszaphar Shukor – als Kommandant der Expedition 16. Als erste weibliche Kommandantin der ISS überwachte und leitete Whitson eine erhebliche Erweiterung des Lebens- und Arbeitsraums auf der ISS, einschließlich der Installation von Komponenten, die von europäischen, japanischen und kanadischen Raumfahrtbehörden hergestellt wurden. Während der sechsmonatigen Mission führte sie auch fünf Weltraumspaziergänge durch, um Wartungs- und Montagearbeiten durchzuführen. Nach fast 192 Tagen im All kehrte Whitson am 19. April 2008 an Bord von Sojus TMA-11 zur Erde zurück. Die Besatzung von Sojus TMA-11 hatte einen schwierigen und gefährlichen Rückflug zur Erde; das Ausrüstungsmodul der Sojus konnte sich nicht ordnungsgemäß vom Wiedereintrittsmodul trennen, so dass das Raumschiff eine ungewöhnlich steile Abstiegsflugbahn nahm. Die Besatzung legte eine extrem harte Landung hin, die das Ziel um 470 km (300 Meilen) verfehlte. Whitson erlitt keine bleibenden Verletzungen.
Von 2009 bis 2012 war Whitson Leiterin des Astronautenbüros, das alle NASA-Astronauten-Aktivitäten, einschließlich der Auswahl und Ausbildung der Besatzung, beaufsichtigt. Sie war die erste Frau und der erste Zivilist in dieser Position.
Whitsons dritter Flug zur ISS war an Bord der Sojus MS-03, die am 17. November 2016 zusammen mit dem russischen Kosmonauten Oleg Novitsky und dem französischen Astronauten Thomas Pesquet startete. Am 10. April 2017 wurde sie Kommandantin der ISS-Mission Expedition 51, die bis zum 2. Juni dauerte. Sie unternahm vier Weltraumspaziergänge, bei denen Komponenten der Station gewartet oder ausgetauscht wurden. Um die Kosten zu senken, beschloss Russland, Sojus MS-04 mit nur einem Kosmonauten zu starten. Dadurch wurde ein Platz frei, so dass Whitsons Mission um drei Monate verlängert wurde, um diesen Platz einzunehmen. Am 3. September 2017 kehrte sie an Bord von Sojus MS-04 zusammen mit dem russischen Kosmonauten Fjodor Jurtschichin und dem amerikanischen Astronauten Jack Fischer zur Erde zurück. Die 289 Tage, die sie im All verbrachte, waren der längste einzelne Raumflug einer Frau. Mit 57 Jahren war sie auch die älteste Frau im Weltraum.
Whitson verbrachte während ihrer drei Langzeiteinsätze auf der ISS fast 666 Tage im All, was sie zur erfahrensten Astronautin der NASA machte. Ihre insgesamt 10 Weltraumspaziergänge und deren Gesamtdauer von 60 Stunden und 21 Minuten waren ein Rekord für eine Astronautin. Whitson schied 2018 aus der NASA aus.