Irene Paleóloga (en griego: Ειρήνη Παλαιολογίνα) fue una princesa bizantina, hija ilegítima del emperador Andrónico II Paleólogo y señora de Tesalia.
Su padre inicialmente hizo negociaciones entre 1304 y 1307 para casarla con algún miembro del Ilkanato persa, sin embargo esto no tuvo éxito.
[1] Irene se casó con el último gobernante bizantino de Tesalia, Juan II Ducas, probablemente en 1315, año en que se acordó el matrimonio.
Juan fue mencionado como incompetente y débil; el matrimonio duró solamente tres años, dado que Juan murió en 1318 y la pareja no tuvo hijos.
[2] Se desconoce si Irene se hizo cargo del gobierno de Tesalia tras la muerte de su esposo ya que a partir de 1319 se crearon nuevos estados en sus tierras.