카를 4세(체코어: Karel IV., 독일어: Karl IV., 라틴어: Carolus IV, 1316년 5월 14일 ~ 1378년 11월 29일)는 보헤미아의 국왕(재위: 1346년~1378년)이자 신성 로마 제국의 황제(재위: 1355년~1378년)이다. 룩셈부르크 왕가 출신이며, 체코어로는 카렐 1세(Karel I.)로도 불린다.
카를 4세는 1316년 보헤미아 프라하에서 보헤미아 국왕 얀(장님왕)과 그의 아내 엘리슈카 프르셰미슬로브나의 장남으로 태어났다. 본명은 바츨라프(벤첼)였으나, 프랑스 왕 샤를 4세(고모부)의 이름을 따서 견진성사 때 카를(카렐)로 개명하였다. 어린 시절 프랑스 궁정에서 7년간 교육을 받았으며, 라틴어, 체코어, 독일어, 프랑스어, 이탈리아어 등 5개 언어를 구사하였다.
1346년 교황 클레멘스 6세의 지지를 받아 신성 로마 제국의 루트비히 4세 황제에 맞서 대립왕으로 추대되었고, 같은 해 아버지 얀 국왕이 크레시 전투에서 전사함에 따라 보헤미아의 국왕으로 즉위하였다. 1347년 루트비히 4세가 사망하면서 신성 로마 제국의 유일한 로마왕이 되었다.
카를 4세는 흑사병의 피해가 적었던 프라하를 신성 로마 제국의 수도로 삼고, 프라하 신시가지(노베메스토)를 건설하였다. 1348년에는 중앙유럽 최초의 대학교인 프라하 카렐 대학교를 설립하여 프라하를 중앙유럽 문화·교육의 중심지로 성장시켰다. 또한 실레시아, 오버팔츠, 프랑켄 등의 영토를 보헤미아에 편입시켰다.
1355년 로마에서 신성 로마 제국 황제 대관식을 치렀다. 1356년에는 신성 로마 제국의 기본법인 금인칙서(황금문칙)를 공포하여, 황제를 선출하는 7명의 선제후(마인츠 대주교, 트리어 대주교, 쾰른 대주교, 보헤미아 국왕, 팔츠 백작, 작센 공작, 브란덴부르크 변경백)의 권리와 절차를 명확히 규정하고 교황의 간섭을 배제하였다.
1365년 아를에서 부르군트의 군주로 즉위하였고, 1376년 자신의 아들 바츨라프 4세(벤첼 4세)가 로마왕으로 선출되도록 하였다. 1378년 프라하에서 사망하였으며, 유해는 프라하의 성 비투스 대성당에 안치되었다.
그의 이름을 딴 대표적인 유산으로는 프라하의 카를교(Charles Bridge), 온천 도시 카를로비바리(Karlovy Vary), 이탈리아 토스카나의 몬테카를로(Monte Carlo) 요새 등이 있다. 그는 자서전 《카를의 생애》(Vita Caroli)를 직접 집필하기도 하였다.
