Karol III Otyły lub Gruby, łac. Carolus Pinguis (ur. 13 czerwca 839 w Neudingen, zm. 13 stycznia 888 tamże) – od 881 cesarz rzymski, od 884 król zachodniofrankijski z dynastii Karolingów niemieckich.
Trzeci syn Ludwika Niemieckiego. Przy podziale państwa swojego ojca w 876 otrzymał tylko Niemcy południowo-zachodnie, czyli Szwabię. Po śmierci braci objął władzę nad całym ojcowskim królestwem. Po śmierci cesarza Karola II Łysego, za wskazaniem papieża, otrzymał w 881 koronę cesarską. Przejął również w 884 zachodniofrankijską koronę królewską po śmierci, panujących tylko przez 8 lat, trzech królów dynastii Karolingów francuskich: Ludwika II Jąkały i jego synów Ludwika III i Karlomana.
W ten sposób znów zarysowała się jedność terytoriów po byłym Cesarstwie Franków Karola I Wielkiego. Ale nie było to celem baronów i książąt. Integracji pod przywództwem Karola Otyłego nie sprzyjała też jego nieskuteczna walka z najazdami wikingów, rujnujących nadmorskie hrabstwa. W latach 885–887 Normanowie oblegli Paryż. Mieszkańcy bronili się skutecznie, zamieniając wyspę Cité na warownię i odpierając wszystkie ataki najeźdźców. Obroną dowodził młody hrabia Paryża Odo, syn Roberta Mocnego, zwycięzcy nad wikingami z lat 864–865. Uzyskał on wtedy przydomek „księcia Paryża”.