La sierra de Peña Sagra, o simplemente Peña Sagra, es un cordal de unos 16 kilómetros de longitud en Cantabria que separa la cabecera suroccidental del valle del Nansa de Liébana, por donde discurre el río Deva, y Polaciones.
Se desarrolla íntegramente por la comunidad autónoma de Cantabria (España). Presenta desniveles muy importantes
El valle de Liébana separa Peña Sagra de los Picos de Europa. Existe un vértice geodésico llamado Peña Sagra en el pico Cantu Trespeñuela.1 Toda la sierra está catalogada como ZEPA (zona de especial protección para las aves).
Algunos historiadores la relacionan con Medullium, el último refugio de las tribus cántabras al final de las guerras cántabras.