路德维希四世（弗里德里希·威廉·路德维希·卡尔；德语：Friedrich Wilhelm Ludwig Karl；英语： Frederick William Louis Charles；1837年9月12日-1892年3月13日）是1877年至1892年期间的黑森和莱茵河畔大公。通过他自己以及其子女的婚姻，其家族与英国王室，俄罗斯帝国和其他的欧洲王室都有联系。

1837年9月12日，路德维希在德意志邦联内的黑森和莱茵河畔大公国的首都达姆施塔特出生，是黑森和莱茵河畔的卡尔王子与普鲁士国王弗里德里希·威廉二世的孙女伊丽莎白公主的长子。他的父亲是黑森和莱茵河畔大公路德维希三世最大的弟弟。因为路德维希三世没有子嗣，所以路德维希王子从小就成为了大公位最有可能的继承人。

1862年7月1日，路德维希与英国维多利亚女王的第三个孩子爱丽丝公主在怀特岛的奥斯博恩庄园结婚。婚礼当天，女王授予了她的新女婿“王室殿下（His Royal Highness）”的头衔，随后又被授予嘉德勋章。

尽管这是一场由新娘的父亲阿尔伯特亲王一手策划的包办婚姻，但这对夫妇在订婚和欣然结婚之前经历了一断短暂的求爱期，并且这场婚礼也因维多利亚女王在阿尔伯特亲王去世后悲痛欲绝而笼罩在悲伤的氛围中。在婚后不到一年，他们便为人父母，这对年轻的皇室夫妇发现他们的财政状况不足以维持他们预期的生活状态。爱丽丝公主致力于社会福利事业，科学发展，亲自抚养孩子，慈善机构和智力激发。但这些并没有得到路德维希的大力支持，尽管他恪守本分并且乐善好施，但他虚张声势且追求传统。1873年，他们患有血友病的幼子弗里德里希在他三岁生日前从宫殿的窗户上摔下，这致命的一摔再加上1807年爱丽丝在战争中日以继日的从事救济工作，使公主的精神信念受到了巨大的打击，而他的丈夫在这时似乎也没有对她进行安慰与鼓励。

1866年，奥地利在普奥战争中失败，处于危险之中的黑森大公国成为了普鲁士的战利品，与奥地利的一些其他盟国（汉诺威，黑森-卡塞尔，拿骚）一样被普鲁士并吞。但是由于俄罗斯帝国与统治者亲密的亲属关系（亚历山大二世的妻子玛丽亚·亚历山德罗芙娜皇后是黑森大公路德维希三世和卡尔王子的妹妹），幸运的使黑森-达姆施塔特成为了一个没有割让领土的国家。

在1870年因俾斯麦的操纵埃姆斯电报而引发的普法战争中，黑森和莱茵河畔大公国发现自己赢得了普鲁士这一盟友。特别是在格拉沃洛特战役中的出色表现 ，路德维希王子被认为是英勇无畏的军人，这也使他有机会通过与他站在同一战线的姐夫和未来的德皇弗里德里希三世修补早前与霍亨索伦王朝因战争引起的不满。

1877年3月，当他的父亲去世后，路德维希成为了黑森大公位的假定继承人。就在他父亲去世不到三个月之后，他的叔叔路德维希三世去世，他继承了黑森大公位。

然而，一年半以后，路德维希大公与他大部分直系亲属一起遭到了白喉的侵袭。尽管他最终恢复了健康但他四岁的女儿玛丽和陪伴了他16年的妻子却因白喉去世。从那时起，他作为大公独自抚养着幸存下来的五个孩子。

1878年大公夫人爱丽丝因白喉去世，1884年4月30日，路德维希四世与俄罗斯驻达姆施塔特临时代办亚历山大·克雷明（Alexander Kolémine）的前妻亚历山德里娜·胡腾-恰普斯卡女伯爵（Alexandrina Hutten-Czapska；1854年9月3日—1941年5月8日）在达姆施塔特结婚（在他长女婚礼的前夕，维多利亚女王与爱丽丝公主的亲属都聚集到黑森首都）。他的第二任妻子获得了罗姆罗德女伯爵（Countess von Romrod）的头衔，但是这对夫妇受到了大公姻亲的反对，他们被迫在一周内分开并且三个月的婚姻被宣告无效。

1892年3月13日，路德维希四世在达姆施塔特的新宫去世，他的儿子恩斯特·路德维希继承了大公之位。他的遗体被葬在达姆施塔特外的大公家族陵墓玫瑰高地内。

1862年7月1日，在他婚礼当天，维多利亚女王发布了一道王室授权令，授予他的新女婿“王室殿下（His Royal Highness）”的头衔。但事实上这个头衔只能在英国使用，在黑森他依然是“大公国殿下（His Grand Ducal Highness）”。在1877年6月13日他成为大公后，他也在黑森获得了“王室殿下（His Royal Highness）”的头衔。