Olyckan inträffade på gamla E6 vid 14.30-tiden på tisdagen.
Kvinnan, som färdades i personbilen, fördes med ambulanshelikopter till Sahlgrenska universitetssjukhus i Göteborg. Hon har livshotande skador, meddelar sjukhusets presstjänst.
Ingen annan behövde föras till sjukhus efter olyckan.
Bussen, som tillhör företaget Vy, var på väg från Oslo till Göteborg. Förutom chauffören var det tolv passagerare ombord.
– Både chauffören och passagerarna ska vara oskadda, så vitt vi vet, säger Siv Eggeir Westin, kommunikationschef vid företaget, till Bohusläningen.
Efter olyckan stängdes vägen av i båda riktningarna under några timmar.