Groothertog, vrouwelijke groothertogin, ook wel (in Rusland) grootvorst en grootprinses genoemd,
titel van soevereine prinsen gerangschikt tussen koningen en hertogen en van bepaalde leden van de Russische keizerlijke familie.
Het eerste groothertogdom van West-Europa was dat van Toscane, de titel van groothertog die in 1569 door paus Pius V aan Cosimo de 'Medici werd toegekend en voor Cosimo's zoon Francesco door de Heilige Roomse keizer Maximiliaan II in 1575 werd erkend. doorgegeven met Toscane aan het huis van Habsburg-Lotharingen in de 18e eeuw. Door de reorganisatie van Duitsland en Oost-Europa in de periode van de Napoleontische oorlogen ontstonden nieuwe groothertogdoms; het Congres van Wenen respecteerde enkele van de Napoleontische creaties (met name Hessen-Darmstadt en Baden) en creëerde andere (waaronder Saksen-Weimar, de twee Mecklenburgs [oost en west], Luxemburg en Oldenburg).
De term groothertog wordt ook vaak gebruikt om de vroege Russische titel van veliky knyaz te vertalen, letterlijk "grootvorst" (dat wil zeggen een prins aan wie andere prinsen onderworpen waren). Deze titel werd gebruikt vanaf de Kievse prinsen van het huis van Rurik in de 10e eeuw en werd geleidelijk overgenomen door de heersers van andere vorstendommen. De stijl van grootvorst werd uiteindelijk gemonopoliseerd door de heersers van Muscovy en werd vanaf 1547 vervangen door de titel van tsaar voor de vorst. Onder de Romanovs en vooral na de aanname door Peter I de Grote van de titel imperator (keizer), droegen alle afstammelingen van het keizerlijke huis van Romanov de stijl veliky knyaz (mannelijk) of velikaya knyaginya (vrouwelijk), tot 1886, waarna het was gereserveerd voor de zonen, dochters, broers, zussen en kleinkinderen van een keizer in de mannelijke lijn. De Romanov-titels worden sinds ongeveer 1533 conventioneel vertaald als 'groothertog' en 'groothertogin'.
