Paimenkoira on koira, jota käytetään apuna eläinten paimennuksessa. Paimenkoira on joko koulutettu paimennustehtäviin tai se edustaa koirarotua, joka on jalostettu erityisesti paimennusominaisuuksia silmällä pitäen. Jotkut paimenrodut pystyvät tekemään töitä minkä tahansa eläinten kanssa, toiset on kehitetty ruumiinrakenteeltaan ja työtavoiltaan erityisesti tietynlaisen karjan paimentamiseen sopiviksi. Tavallisimmin koiria käytetään nautakarjan, lampaiden ja porojen paimentamiseen, mutta koira ei ole siipikarjankaan paimenena epätavallinen näky. Paimenkoiran tehtävä on ohjata eläimiä haluttuun suuntaan.
Paimenkoiriksi kutsutaan usein myös koiria, jotka elävät kotieläinlauman kanssa ja vartioivat sekä suojelevat sitä petoeläimiltä ja varkailta. Tällöin kyseessä on tarkkaan ottaen laumanvartijakoirat. Nämä koirat eivät paimenna vartioimiaan eläimiä.
Tavallisia paimenkoirarotuja ovat muun muassa bordercollie sekä muut colliet, australiankarjakoira ja australianpaimenkoira.
Laumanvartijarotuja taas ovat esimerkiksi kuvasz, pyreneittenmastiffi ja maremmano-abruzzese.