Ирина Палеологина (на гръцки: Εἰρήνη Παλαιολογίνα, родена през 1349 г.) е византийска принцеса от XIV век – дъщеря на винзантийския император Йоан V Палеолог и на императрица Елена Кантакузина.[1]
През 1352 баща ѝ и майка ѝ заминават за Тракия, за да поемат управлението на тамошните градове, преотстъпени им от дядо ѝ Йоан VI Кантакузин.[2] Ирина обаче остава в столицата, където баща ѝ поверил отглеждането и възпитанието на дъщеря си на баба ѝ – императрица Ирина Асенина, която се грижи за нея до завръщането на родителите ѝ.[3] През 1358 г. десетгодишната Ирина е сгодена за Шахзаде Халил – османски принц, син на султан Орхан I.[4] Годеникът на Ирина бил и неин първи братовчед, тъй като майка му Теодора Кантакузина е леля по майчина линия на Ирина като сестра на императрица Елена Кантакузина. През 1357 османският принц е отвлечен от генуезки пирати и след дълги опити да бъде освободен с помощта на брата на Ирина – Андроник VI Палеолог, той е освободен срещу голям откуп през 1359 г. Според някои малко след това Ирина се омъжила за Халил и успяла да му роди двама сина, преди той самият да бъде убит от брат си Мурад I през 1362 г.[5] През 1372 г. пък ръката на Ирина е предложена от византийците на кипърския крал Пиер II дьо Лузинян, но предложението било отхвърлено от кипъриотите.[3] Повече данни за живота на принцесата няма.