Karel Lodewijk Jozef Maria (Wenen, Schönbrunn, 30 juli 1833 - aldaar, 19 mei 1896), aartshertog van Oostenrijk, was de zoon van aartshertog Frans Karel en diens vrouw Sophie. Hij was een jongere broer van keizer Frans Jozef I en van de latere Mexicaanse keizer Maximiliaan.
Volgens de overlevering zou Karel Lodewijk voorbestemd geweest zijn om met zijn nichtje Sisi te trouwen, maar die werd al uitverkoren door zijn broer, de keizer.
Zelf trouwde hij eerst met Margaretha van Saksen, dochter van Johan van Saksen en Amalia Augusta van Beieren en later met Maria Annunciata van Bourbon-Sicilië, dochter van Ferdinand II der Beide Siciliën.
Uit dit huwelijk werden de volgende kinderen geboren:
- Frans Ferdinand (18 december 1863–28 juni 1914), de latere troonopvolger van Frans Jozef die in 1914 in Sarajevo vermoord zou worden, trouwde met Sophie Chotek (1868–1914)
- Otto Frans (21 april 1865–1 november 1906), vader van de latere keizer Karel I, trouwde met Maria Josepha van Saksen (1867–1944)
- Ferdinand Karel (27 december 1868–12 maart 1915), trouwde met Bertha Czuber (1879–1979)
- Margaretha Sophie (13 mei 1870–24 augustus 1902), de latere echtgenote van Albrecht van Württemberg (1865-1939)
In 1873 zou Karel Lodewijk nog een derde keer trouwen en wel met Maria Theresia van Bragança, dochter van de afgezette Portugese koning Michaël I.
Uit dit huwelijk werden nog eens twee kinderen geboren:
- Maria Annunziata (13 juli 1876-8 april 1961), die haar leven zou doorbrengen in een klooster te Praag
- Elisabeth Amelie (7 juli 1878-13 maart 1960), die later zou trouwen met de Liechtensteinse prins Alois (1869-1955).
Karel Lodewijk was een bijzonder religieus man, in een mate die aan godsdienstwaanzin grensde. Om die reden werd hij dan ook overgeslagen als - eerste in lijn - voor de troonopvolging, na het overlijden van kroonprins Rudolf. In plaats daarvan koos keizer Frans Jozef, Karel Lodewijks oudste zoon. Karel Lodewijk stierf aan de gevolgen van het drinken van water uit de, heilige, maar bijzonder vervuilde, Jordaan. Hij nam een paar slokken toen hij op bezoek was bij zijn zoon Frans Ferdinand, die daar aan het kuren was, in verband met zijn tuberculose. Karel Lodewijk zelf liep buiktyfus op, en overleed even nadat hij was teruggekeerd in Wenen.