Petronila de Aragão (Huesca, 29 de junho de 1136 — Barcelona, 15 de outubro de 1173) foi rainha de Aragão entre 1157 e 1164 e condessa de Barcelona entre 1162 e 1164. Era filha de Ramiro II de Aragão com Inês da Aquitânia, portanto neta materna do duque Guilherme IX da Aquitânia.
Com quase dois anos de idade, Petronila foi casada pelo seu pai por contrato com o conde Raimundo Berengário IV de Barcelona. Imediatamente após, seu pai, Ramiro II, retirou-se para o mosteiro de São Pedro, o Velho, de Huesca, conservando para si o título de rei, enquanto o conde de Barcelona, noivo de Petronila, como príncipe regente, assumiu o governo da Coroa de Aragão. Petronila foi educada na corte condal de Barcelona.
O casamento de Petronila com Raimundo Berengário IV foi celebrado treze anos depois em Lérida, em agosto de 1150, quando a rainha atingiu a idade requerida pelo direito canónico para poder consumar o matrimónio, catorze anos.
Em março de 1157 nasceu em Huesca Raimundo, o herdeiro do casal real, que reinaria com o nome de Afonso II de Aragão em honra a Afonso I de Aragão. Depois da morte de Raimundo Berengário IV em 1162, Petronila abdicou do Reino de Aragão e do Condado de Barcelona em nome do seu filho Afonso, em documento de 18 de julho de 1164. Petronila morreu em Barcelona a 17 de outubro de 1174, e foi enterrada na Catedral de Barcelona.
Do seu matrimónio com Raimundo Berengário IV nasceram:
Pedro de Aragão (1152 - antes de 1158)
Afonso II de Aragão (1157–1196), sucessor dos pais no Reino de Aragão e no Condado de Barcelona.
Raimundo Berengário IV da Provença (1158–1181), conde da Provença e da Cerdanha
Dulce de Aragão(1160-1198), casada em 1174 com o rei D. Sancho I de Portugal
Sancho de Barcelona e Aragão (1161–1223), conde da Cerdanha, Provença e Rossilhão.