Peggy Whitson, oikealta nimeltään Peggy Annette Whitson, (s. 9. helmikuuta 1960, Mount Ayr, Iowa, Yhdysvallat.), yhdysvaltalainen biokemisti ja astronautti, joka oli Kansainvälisen avaruusaseman (ISS) ensimmäinen naispuolinen komentaja ja jolla on yhdysvaltalaisten astronauttien ja naisten ennätys pisimpään avaruudessa vietetyistä ajoista, lähes 666 päivää.
Whitson suoritti biologian ja kemian kandidaatin tutkinnon Iowa Wesleyan Collegessa Mount Pleasantissa, Iowassa, vuonna 1981 ja väitteli tohtoriksi biokemiasta Ricen yliopistossa Houstonissa vuonna 1985. Vuonna 1986 hän siirtyi National Aeronautics and Space Administrationin (NASA) Johnson Space Centeriin (JSC) Houstoniin tutkimusapulaiseksi ja työskenteli myöhemmin biokemian tutkimusryhmän esimiehenä KRUG Internationalissa, joka on NASA:n lääketieteellisten tieteiden alihankkija JSC:ssä. Whitsonilla oli pitkä ja monipuolinen ura NASA:ssa ennen valintaansa astronauttiehdokkaaksi. Hän työskenteli muun muassa JSC:n biolääketieteellisessä operaatio- ja tutkimusosastossa vuosina 1989-1993 ja oli JSC:n lääketieteellisten tieteiden osaston apulaisosastopäällikkönä vuosina 1993-1996. Hän osallistui myös amerikkalaisten ja neuvostoliittolaisten (myöhemmin venäläisten) tutkijoiden yhteisiin ponnisteluihin.
Whitson aloitti astronauttikoulutuksensa elokuussa 1996. Kahden vuoden koulutuksen jälkeen hän työskenteli erilaisissa teknisissä tehtävissä NASAn astronauttitoimiston operaatiosuunnitteluosastolla. Hän lensi avaruuteen ensimmäisen kerran 5. kesäkuuta 2002 ISS:lle suuntautuneessa Expedition 5:ssä lentoinsinöörinä Endeavour-avaruussukkulan kyydissä tehtävällä STS-111. ISS:llä hän suoritti yli 20 koetta mikrogravitaation ja ihmisen biotieteiden alalla sekä operoi ja asensi kaupallisia hyötykuormia ja laitteistojärjestelmiä. Hänet nimitettiin NASA:n ensimmäiseksi ISS:n tiedeupseeriksi, ja hän myös käveli avaruudessa asentaakseen suojauksen huoltomoduuliin ja ottaakseen käyttöön tieteellisen hyötykuorman. Lähes 185 päivää avaruudessa oltuaan hän palasi Maahan lennolla STS-113 ja laskeutui 7. joulukuuta.
Whitson matkusti avaruuteen toisen kerran 10. lokakuuta 2007 Sojuz TMA-11 -aluksella yhdessä venäläisen Jurij Malentshenkon ja malesialaisen Sheikh Muszaphar Shukorin kanssa Expedition 16 -lennon komentajana. Ensimmäisenä naispuolisena ISS:n komentajana Whitson valvoi ja ohjasi ISS:n asuin- ja työskentelytilojen merkittävää laajentamista, mukaan lukien eurooppalaisten, japanilaisten ja kanadalaisten avaruusjärjestöjen valmistamien komponenttien asentaminen. Kuuden kuukauden mittaisen tehtävän aikana hän teki myös viisi avaruuskävelyä huolto- ja kokoonpanotehtävien suorittamiseksi. Vietettyään avaruudessa lähes 192 päivää Whitson palasi Maahan Sojuz TMA-11 -aluksella 19. huhtikuuta 2008. Sojuz TMA-11:n miehistöllä oli vaikea ja vaarallinen paluumatka Maahan; Sojuzin laitemoduuli ei eronnut kunnolla paluumoduulista, joten alus seurasi epätavallisen jyrkkää laskeutumisrataa. Miehistö teki äärimmäisen kovan laskun, joka jäi 470 km:n (300 mailin) päähän tavoitteesta. Whitson ei saanut pysyviä vammoja.
Vuosina 2009-2012 Whitson oli Astronauttitoimiston päällikkö, joka valvoo kaikkea NASAn astronauttitoimintaa, mukaan lukien miehistön valinta ja koulutus. Hän oli ensimmäinen nainen ja ensimmäinen siviili kyseisessä tehtävässä.
Whitsonin kolmas lento ISS:lle oli Sojuz MS-03:lla, joka laukaistiin 17. marraskuuta 2016 venäläisen kosmonautin Oleg Novitskin ja ranskalaisen astronautin Thomas Pesquet’n kanssa. Huhtikuun 10. päivänä 2017 hänestä tuli ISS:n Expedition 51 -lennon komentaja, joka kesti 2. kesäkuuta asti. Hän teki neljä avaruuskävelyä, joilla huollettiin tai vaihdettiin aseman osia. Kustannusten säästötoimenpiteenä Venäjä päätti laukaista Sojuz MS-04:n vain yhden kosmonautin kanssa. Tämä jätti paikan tyhjäksi, joten Whitsonin tehtävää jatkettiin kolmella kuukaudella tämän paikan ottamiseksi. Hän palasi Maahan 3. syyskuuta 2017 Sojuz MS-04:llä venäläisen kosmonautin Fjodor Jurtshikinin ja amerikkalaisen astronautin Jack Fischerin kanssa. Hänen avaruudessa viettämänsä 289 päivää oli pisin yksittäinen avaruuslento, jonka nainen on tehnyt. Hän oli 57-vuotiaana myös vanhin avaruudessa käynyt nainen.
Whitson vietti avaruudessa lähes 666 päivää kolmen ISS:llä tekemänsä pitkäkestoisen komennuskierroksen aikana, mikä teki hänestä NASAn kokeneimman astronautin. Hänen uransa yhteensä 10 avaruuskävelyä ja niiden yhteenlaskettu kesto 60 tuntia 21 minuuttia olivat naisastronauttien ennätyksiä. Whitson jäi eläkkeelle NASA:sta vuonna 2018.