Karol I Ludwik, (ur. 22 grudnia 1617 w Heidelbergu, zm. 28 sierpnia 1680 w Edingen-Neckarhausen) – hrabia-palatyn reński i elektor Rzeszy w latach 1648–1680, z dynastii Wittelsbachów.
Drugi syn Fryderyka V „Zimowego króla“ i Elżbiety Stuart, księżniczki szkockiej. Jego dziadkami byli elektor Palatynatu Reńskiego Fryderyk IV Wittelsbach i Luiza Julianna Orańska oraz król Anglii Jakub I Stuart i Anna Oldenburg.
Po śmierci swojego starszego brata w 1629 roku oraz swojego ojca w 1632 roku odziedziczyć powinien tytuł elektora Palatynatu Reńskiego oraz ziemie do niego należące. Jednak wskutek polityki swojego ojca tytuł elektorski przeszedł w ręce księcia Bawarii, zaś ziemie zajęły wojska cesarza Ferdynanda II. Karol Ludwik wraz z braćmi przebywał na dworze swojego wuja w Anglii. Próbował tam zdobyć poparcie dla pomysłu przejęcia władzy w Palatynacie, jednak w obliczu wybuchu wojny domowej zaniechał swoje plany i wyjechał do swojej matki do Hagi. Wrócił do Anglii w 1644 na zaproszenie Parlamentu i zamieszkał w Pałacu Whitehall. Jego zachowanie zostało odczytane jako poparcie dla Parlamentarzystów, tym bardziej że jego bracia Rupert i Maurycy walczyli po stronie rojalistów. Karol Ludwik powrócił do Anglii w 1648 roku, kiedy w wyniku pokoju westfalskiego odzyskał tytuł i ziemie.