Hertugdømmet Sachsen-Gotha-Altenburg, eller bare Sachsen-Gotha-Altenburg, var en historisk stat og et såkalt ernestinsk hertugdømme innenfor den nåværende tyske delstaten Thüringen. Hertugdømmet ble opprettet i 1672 gjennom utskillelsen av et område som tidligere hadde tilhørt Sachsen-Gotha. Hertugdømmet ble oppløst etter at linjen Sachsen-Gotha-Altenburg døde ut i 1825. På denne tiden ble Sachsen-Gotha innlemmet i Sachsen-Coburg-Gotha, mens Sachsen-Altenburg ble arvet av hertugene av Sachsen-Hildburghausen, som mistet det lille området Hildburghausen til Sachsen-Meiningen.