Le duché de Modène et Reggio (en latin : Ducatus Mutinae et Regii ou Ducatus Mutinensis Regiensis et Carpiensis; en italien : Ducato di Modena e Reggio ;) est un ancien État d'Italie, fief impérial.
Le duché de Modène trouve son origine dans un marquisat lombard devenu indépendant à la mort de la comtesse Mathilde, dernière descendante des comtes de Toscane de la maison de Canossa, en 1115. De 1288 à 1306, puis de nouveau à partir de 1336, Modène tomba sous la souveraineté de la maison d'Este, originaire de la ville voisine de Ferrare. Le , l'empereur Frédéric III du Saint-Empire conféra aux Este le titre de duc de Modène.
En 1597, les Este perdirent la souveraineté de Ferrare au profit du pape Clément VIII et établirent leur capitale à Modène, fondant la branche connue sous le nom d'Este-Modène.
Au , le duc François III n'eut qu'un fils de son mariage avec Charlotte-Aglaé d'Orléans (1700-1761), qui monta sur le trône en 1780 sous le nom d'Hercule III mais fut chassé par les troupes de la France révolutionnaire en 1796. Il avait épousé en 1741 Maria Teresa Cybo (1725-1790), fille et héritière d'Alderano Cybo (†1731), dernier duc de Massa et Carrare, et reçu l'investiture impériale pour ces deux titres, transmissibles en ligne féminine. En revanche, les possessions de la maison d'Este – les duchés souverains de Modène, Reggio et Mirandole – ne pouvaient se transmettre qu'en ligne masculine, sauf permission spéciale de l'Empereur.
En vertu d'une convention du , conclue entre l'impératrice Marie-Thérèse, le duc de Modène et George II de Grande-Bretagne, en sa qualité de chef de la Maison Guelfe, l'héritier de la maison d'Este, en cas d'extinction de celle-ci en ligne masculine, serait l'archiduc Pierre-Léopold de Habsbourg-Lorraine ou, à défaut, le frère cadet de ce dernier qui aurait épousé la fille unique d’Hercule III, Marie-Béatrice d'Este. Lorsqu’en 1761, l’archiduc Pierre-Léopold devint héritier présomptif du grand-duché de Toscane, il fut décidé que son frère cadet, l’archiduc Ferdinand de Habsbourg-Lorraine épouserait la princesse de Modène.