Dijeceza Panonija (lat. Dioecesis Pannoniarum — "Dijeceza Panonaca"), od 395. poznata kao dijeceza Ilirik ili dijeceza Ilirikum (lat. Diocese of Illyricum), je bila dijaceza unutar poznog Rimskog carstva. Bila je deo prefekture Ilirik.
Panonska dijeceza je obuhvatala rimske provincije Panonija Prima, Panonija Valerija, Panonija Savija, Panonija Sekunda, Dalmacija, Norik Mediteraneum i Norik Ripensis. Sedište dijaceze je bio grad Sirmijum (današnja Sremska Mitrovica u Srbiji).