Peggy Annette Whitson (Mount Ayr, 9 febbraio 1960) è un'ex astronauta statunitense.
Whitson è nata nello stato dell'Iowa ed è sposata con Clarence Sams. Nel 1981 ha conseguito un bachelor of science in biologia e chimica e nel 1985 un dottorato in biochimica presso la William Marsh Rice University di Houston. Nell'ottobre 1986 è entrata al Johnson Space Center della NASA come ricercatrice associata. Nell'agosto 1996 è stata selezionata come astronauta ed ha iniziato l'addestramento, durato due anni.
Ha fatto parte dell'equipaggio Expedition 5 della Stazione Spaziale Internazionale. È partita il 5 giugno 2002 con la missione STS-111 dello Shuttle ed è rientrata il 7 dicembre con la STS-113 dopo aver trascorso 184 giorni, 22 ore e 14 minuti nello spazio. Successivamente ha preso parte in qualità di comandante all'Expedition 16, il cui lancio è avvenuto il 10 ottobre 2007 con la missione Sojuz TMA-11 ed è rientrata il 19 aprile 2008. È stata la prima donna comandante della Stazione Spaziale Internazionale.