En personalunion er en forbindelse mellem to eller flere stater, der har samme statsoverhoved, men i øvrigt er uafhængige og selvstændige, blandt andet med særskilt lovgivning. Begrebet tillægges den tyske jurist Johann Stephan Pütter, der introducerede termen i Elementa iuris publici germanisi ("Elementer af tysk lovgivning") i 1760. Personalunioner forekom hyppigt i middelalderen, men er efter industrialiseringen blevet sjældne. De stater, som indgår i Commonwealth, er i dag selvstændige suveræne stater med en fælles formel regent, Charles 3. af Storbritannien. Det moderne suverænitetsbegreb er vanskeligt at forene med personalunionens struktur.
Forholdet mellem Danmark og Island under Forbundsloven af 1918 blev betegnet som en personalunion. Betegnelsen var dog ikke helt præcis, eftersom forbindelsen mellem de to lande ikke alene bestod i et fælles statsoverhoved; Danmark varetog nemlig desuden Islands forhold til andre lande. Tilsvarende gjaldt for unionen mellem Sverige og Norge fra 1814 til 1905.
Personalunioner opstår, når regenten i et land vælges til regent i et andet, som da de litauiske storfyrster og de sachsiske kurfyrster blev valgt til konger i Polen i henholdsvis 15.—16. århundrede og 1697—1763, eller ved, at samme fyrste bliver regent i begge lande, som det var tilfældet i Preussen og Neuenburg 1707—1857 og i Schwarzburg-Rudolstadt og Schwarzburg-Sondershausen 1911—1918. Personalunioner medfører ikke noget retligt fællesskab mellem de to lande, og disse behøver heller ikke at have fælles udenrigs- og sikkerhedspolitik. Personalunioner har imidlertid i flere tilfælde været udgangspunkt for en nærmere sammenknytning, der udsætter det ene land for at komme i afhængighed af det andet og blive inddraget i dets krigerske forviklinger. Det er en af grundene til, at nogle landes forfatninger, fx den tidligere danske grundlovs § 4, udtrykkeligt krævede rigsdagens samtykke, for at kongen kunne blive regent i et andet land, ligesom det kan nævnes, at en tronforbindelse mellem Danmark og Grækenland blev forbudt ved Traktaten af 13. juli 1863.
En personalunion opløses enten når den fælles monark opgiver tronen i det ene land, som f.eks. da Karl 5. af Spanien i 1556 nedlagde den tyske krone, eller ved at to forskellige personer på grund af forskelle i tronfølgereglerne arver kronen i de to lande. Således opløstes personalunionen mellem England og Hannover 1714—1837 og mellem Nederlandene og Luxembourg 1815—1890, da en kvinde kom på tronen i det ene land, men i det andet kun var mænd der havde ret til tronen.
En modsætning til en personalunion er for eksempel en føderation.