Veľkovojvodstvo je krajina, ktorej hlavou štátu je veľkovojvoda alebo veľkovojvodkyňa.
Jediným dnes existujúcim veľkovojvodstvom je Luxembursko. Luxembursko sa stalo veľkovojvodstvom v roku 1815, keď sa Holandsko stalo nezávislým kráľovstvom a holandský kráľ Viliam I. sa stal luxemburským veľkovojvodom. V roku 1890 sa obe krajiny oddelili. Holandský Viliam III. nemal mužského dediča, takže v Holandsku po ňom nastúpila kráľovná Wilhelmina, ale Luxembursko sa riadilo salickým právom, čo znamenalo, že vládnuť mohol len muž. Súčasným luxemburským veľkovojvodom je Henri.
V Európe však existujú aj iné rody, ktoré sa označujú za veľkovojvodov, aj keď ich zvyšok spoločnosti úplne neuznáva.
Nezávislé republiky Fínsko a Litva a holandská provincia Limburg (Limburské vojvodstvo) boli v určitých obdobiach svojej histórie veľkovojvodstvami.