巴伐利亚的卡洛琳·奥古斯塔公主（卡洛琳·奥古斯塔·冯·拜恩；德语：Karoline Auguste von Bayern；1792年2月8日-1873年2月9日）是巴伐利亚国王
马克西米利安一世和他的妻子
黑森-达姆施塔特的
奥古斯塔·威廉明妮公主的女儿，
维特尔斯巴赫家族的成员。她一开始与
符腾堡王储
威廉·弗里德里希·卡尔（后来的符腾堡国王
威廉一世）结婚，离婚后又与
神圣罗马帝国皇帝
弗朗茨二世结婚，因她的第二次婚姻，她成为了奥地利的皇后。
1808年6月8日，卡洛琳·奥古斯塔与
符腾堡王储
威廉·弗里德里希·卡尔（后来的符腾堡国王
威廉一世）在
慕尼黑结婚。他们没有生育任何子女，并于1814年8月31日离婚。
她的第一次婚姻计划是为了避免其婚姻受到
拿破仑的安排成为一桩政治婚姻。在婚礼结束后，她的丈夫对她说：“我们都是政治的牺牲品”。她花了大量的时间与她的哥哥巴伐利亚国王
路德维希一世通信，并学习意大利语和英语。这对夫妇之间从来没有发生过关系，为了使他们双方能够根据天主教合法再婚，最终，教皇
庇护七世宣布这段婚姻无效。在他们的婚姻被判决无效时，他们声称他们在宫殿中一直分居从未发生过性关系。
卡洛琳·奥古斯塔离婚后，皇帝
弗朗茨二世和他的弟弟斐迪南都想与她结婚。最终，斐迪南收回了对她的求婚，卡洛琳·奥古斯塔成为了皇帝的新娘。
1816年10月29日，卡洛琳·奥古斯塔与
奥地利皇帝，
匈牙利和
波西米亚国王弗朗茨二世结婚，她成为了皇帝的第四任妻子。弗朗茨二世比卡洛琳·奥古斯塔大25岁，并且与前两任妻子育有十三名子女。
英国外交官弗雷德里克·拉姆称新皇后“相貌丑陋，聪明伶俐并且和蔼可亲”，她的丈夫弗朗茨二世说她：“她可以忍受非议，把其他人当做空气。”由于皇帝厉行节约，所以他们的婚礼和婚姻生活实际上非常简朴。在结婚之前，卡洛琳·奥古斯塔一直被称为夏洛特，但是至此之后她开始使用卡洛琳这一名字。
这场婚姻一直持续到皇帝死后的近20年，夫妻之间相处和睦但是没有孩子。她在奥地利十分受欢迎并且积极参与社会工作，他创办了几家医院还为穷人提供住所。当她的丈夫在1835年去世后，她搬往
萨尔斯堡安静地生活在那里直到四年后她自己去世。1873年2月，皇太后在她81岁生日后的第二天去世。
像她的丈夫弗朗茨二世献身于他的家庭并在他最后的遗嘱中告诫他的继承人“保持家庭的团结并把它视为最高尚的行为之一”一样，卡洛琳·奥古斯塔也与她的亲属十分亲近，尤其是她那些也加入皇室的姐妹和侄女。她与她同父异母的姐姐，1824年与卡洛琳·奥古斯塔的继子奥地利的弗朗茨·卡尔大公结婚并且成为两位皇帝的母亲的
索菲公主是好友。她也与索菲的侄女兼儿媳，奥地利的伊丽莎白皇后十分亲密。