Karol Eugeniusz Wirtemberski, niem. Karl Eugen (ur. 11 lutego 1728 w Brukseli, zm. 24 października 1793 w Hohenheim) – książę Wirtembergii.
Najstarszy syn księcia Karola Aleksandra i księżniczki Marii Augusty. W momencie śmierci ojca miał 9 lat, krajem w tym czasie administrowali książę Karol Wirtemberski-Neuenstadt i Karol Fryderyk Wirtemberski (książę oleśnicki).
Przebywał na dworze Fryderyka II – króla pruskiego. W wieku 16 lat przejął władzę w księstwie. Swoją władzę opierał na zasadach absolutyzmu. Chciał podporządkować sobie wszystkich panów w kraju oraz powiększyć swój dwór.
W 1748 roku poślubił Elżbietę Fryderykę Zofię, księżniczkę pruską, córkę Wilhelminy Pruskiej. Małżeństwo nie było szczęśliwe, ponieważ Karol miał liczne grono kochanek. Małżeństwo to było ukłonem w stronę protestanckiej Wirtembergii, która bardzo źle znosiła katolickich władców. Dla małżonki księcia odprawiano nabożeństwa luterańskie w zamkowej kaplicy.
Karol sprawnie zarządzał państwem oraz wspierał artystów m.in. Friedricha Schillera. Założył w Stuttgarcie szkołę wojskową.
Po jego bezpotomnej śmierci tron przejął jego brat Ludwik Eugeniusz.
| Poprzednik Karol Aleksander Wirtemberski |
Książę Wirtembergii 1737-1793 |
Następca Ludwik Eugeniusz Wirtemberski |