La pénétration vaginale, pénétration péno-vaginale, pénétration pénile-vaginale, pénétration pénis-vagin ou coït vaginal est une forme de rapport sexuel propre aux Vertébrés dans laquelle le pénis en érection pénètre le vagin de la femelle ou le pénis de l'homme pénètre celui de la femme. La pénétration vaginale peut se terminer par l'éjaculation du mâle, ce qui peut conduire à la fécondation de la femelle et à la procréation.
Chez les êtres humains, la pénétration vaginale désigne l'une des pratiques sexuelles. Différentes positions permettent la pénétration pénis-vagin, comme le missionnaire, le chevauchement ou encore la levrette. Certaines stimulent davantage le clitoris que d'autres, ce qui procure plus ou moins de plaisir à la personne pénétrée. La pénétration vaginale comporte un risque de transmission d'une infection sexuellement transmissible (IST), ainsi que de grossesse non désirée. L'utilisation d'un préservatif (externe ou interne) permet de réduire très significativement ces risques. D'autres méthodes de contraception peuvent être utilisées pour réduire les risques de grossesse non désirée, mais non les IST. Le coït interrompu (le retrait du pénis juste avant l'éjaculation) ne constitue pas une méthode fiable mais a été longtemps utilisé. Chez les êtres humains, la pénétration vaginale a été souvent et reste encore parfois synonyme de rapport sexuel comme seule forme de sexualité acceptable. Elle a aussi longtemps été centrale dans la sexualité hétérosexuelle et a représenté une norme sexuelle. Son lien avec la procréation en fait un aspect important du concept de virginité.